1. Ro-ràdh
A dh’aindeoin deicheadan de rannsachadh, chan eil càileachd criostail gu leòr air a choileanadh fhathast airson tagraidhean dealanach gnìomhachais aig 3C-SiC heteroepitaxial a chaidh fhàs air fo-stratan silicon. Mar as trice, bidh fàs air a dhèanamh air fo-stratan Si(100) no Si(111), agus tha dùbhlain sònraichte aig gach fear: raointean an-aghaidh ìre airson (100) agus sgàineadh airson (111). Ged a tha feartan gealltanach aig filmichean [111]-stiùirichte leithid dùmhlachd locht nas lugha, morf-eòlas uachdar nas fheàrr, agus cuideam nas ìsle, chan eil sgrùdadh gu leòr air treòrachadh eile leithid (110) agus (211). Tha dàta a th’ ann mar-thà a’ moladh gum faodadh na suidheachaidhean fàis as fheàrr a bhith sònraichte don treòrachadh, a’ dèanamh sgrùdadh siostamach nas iom-fhillte. Gu sònraichte, cha deach aithris a-riamh air cleachdadh fo-stratan Si le clàr-amais Miller nas àirde (me, (311), (510)) airson heteroepitaxiy 3C-SiC, a’ fàgail àite mòr airson rannsachadh rannsachail air uidheaman fàis a tha an urra ri treòrachadh.
2. Deuchainneach
Chaidh na sreathan 3C-SiC a thasgadh tro thasgadh smùid ceimigeach fo chuideam àile (CVD) a’ cleachdadh gasaichean ro-ruithear SiH4/C3H8/H2. B’ e uaifearan Si 1 cm² le diofar stiùiridhean a bh’ anns na fo-stratan: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553), agus (995). Bha na fo-stratan uile air an axis ach a-mhàin (100), far an deach deuchainn a dhèanamh air uaifearan gearraidh 2° a bharrachd. Bha glanadh ro-fhàs a’ toirt a-steach dì-gheireachadh ultrasonach ann am methanol. Bha am pròtacal fàis a’ toirt a-steach toirt air falbh ocsaid dùthchasach tro bhith a’ losgadh H2 aig 1000°C, agus an uairsin pròiseas àbhaisteach dà-cheum: carburachadh airson 10 mionaidean aig 1165°C le 12 sccm C3H8, an uairsin epitaxy airson 60 mionaidean aig 1350°C (co-mheas C/Si = 4) a’ cleachdadh 1.5 sccm SiH4 agus 2 sccm C3H8. Bha ceithir gu còig diofar stiùiridhean Si anns gach ruith fàis, le co-dhiù aon (100) wafer iomraidh.
3. Toraidhean agus Deasbad
Sheall morf-eòlas nan sreathan 3C-SiC a chaidh fhàs air diofar shubstratan Si (Figear 1) feartan uachdar agus garbh-chruth sònraichte. Gu fradharcach, bha sampallan a chaidh fhàs air Si(100), (211), (311), (553), agus (995) coltach ri sgàthan, agus bha feadhainn eile a’ dol bho bhainne ((331), (510)) gu maol ((110), (111)). Fhuaireadh na h-uachdaran as rèidhe (a’ sealltainn a’ mhicro-structair as fheàrr) air bun-stratan (100)2° dheth agus (995). Gu h-iongantach, dh’fhan na sreathan uile saor bho sgàineadh às dèidh fuarachadh, a’ gabhail a-steach an 3C-SiC(111) a tha buailteach do chuideam mar as trice. Is dòcha gun do chuir meud cuibhrichte an t-sampall casg air sgàineadh, ged a bha lùbadh (gluasad 30-60 μm bhon mheadhan chun oir) ri fhaicinn ann an cuid de shampaill fo mhicreasgopaidh optigeach aig meudachadh 1000× air sgàth cuideam teirmeach cruinnichte. Sheall sreathan lùbte gu mòr a chaidh fhàs air fo-stratan Si(111), (211), agus (553) cumaidhean cruinn a’ nochdadh teannachadh, agus dh’fheumadh iad barrachd obrach deuchainneach is teòiridheach gus co-cheangal a dhèanamh ri treòrachadh criostalagrafach.
Tha Figear 1 a’ toirt geàrr-chunntas air toraidhean XRD agus AFM (sganadh aig 20 × 20 μ m2) nan sreathan 3C-SC a chaidh fhàs air fo-stratan Si le diofar threòrachaidhean.
Dhearbh ìomhaighean maicreasgopaidh feachd atamach (AFM) (Figear 2) beachdan optigeach. Dhearbh luachan freumh-mean-cheàrnagach (RMS) na h-uachdaran as rèidhe air fo-stratan (100)2° far agus (995), le structaran coltach ri gràn le tomhasan taobhach 400-800 nm. B’ e an sreath air an robh fàs (110) an tè as garbh, agus nochd feartan sìnte agus/no co-shìnte le crìochan biorach bho àm gu àm ann an treòrachadh eile ((331), (510)). Nochd sganaidhean diffraction X-ghath (XRD) θ-2θ (air an geàrr-chunntas ann an Clàr 1) heteroepitaxy soirbheachail airson fo-stratan clàr-amais Miller nas ìsle, ach a-mhàin Si(110) a sheall mullaichean measgaichte 3C-SiC(111) agus (110) a’ nochdadh ioma-chriostalachd. Chaidh aithris a dhèanamh air a’ mheasgachadh treòrachaidh seo roimhe airson Si(110), ged a chunnaic cuid de sgrùdaidhean 3C-SiC air a stiùireadh a-mhàin (111), a’ moladh gu bheil leasachadh suidheachadh fàis deatamach. Airson clàran-amais Miller ≥5 ((510), (553), (995)), cha deach prìomhan XRD a lorg ann an rèiteachadh àbhaisteach θ-2θ leis nach eil na plèanaichean clàr-amais àrd seo a’ difraction san geoimeatraidh seo. Tha dìth phrìomhan 3C-SiC clàr-amais ìosal (me, (111), (200)) a’ moladh fàs criostalach singilte, a dh’ fheumas claonadh sampall gus difraction bho phlèanaichean clàr-amais ìosal a lorg.
Tha Figear 2 a’ sealltainn mar a chaidh ceàrn a’ phlèana a thomhas taobh a-staigh structar criostail CFC.
Sheall na ceàrnan criostalagrafach a chaidh obrachadh a-mach eadar plèanaichean clàr-amais àrd is clàr-amais ìosal (Clàr 2) mì-stiùireadh mòr (>10°), a’ mìneachadh an neo-làthaireachd ann an sganaidhean àbhaisteach θ-2θ. Mar sin, chaidh mion-sgrùdadh figear pòla a dhèanamh air an sampall le stiùireadh (995) air sgàth a chruth-eòlas gràinneach neo-àbhaisteach (’s dòcha bho fhàs colbhach no càraid) agus garbh-chruth ìosal. Bha na figearan pòla (111) (Figear 3) bhon t-substrate Si agus an sreath 3C-SiC cha mhòr co-ionann, a’ dearbhadh fàs epitaxial gun chàraid. Nochd am puing meadhanach aig χ≈15°, a’ freagairt ris a’ cheàrn teòiridheach (111)-(995). Nochd trì puingean co-ionann ri co-chothromachd aig suidheachaidhean ris a bheil dùil (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° agus 33.6°), ged a dh’ fheumas puing lag ris nach robh dùil aig χ=62°/φ=93.3° tuilleadh rannsachaidh. Tha coltas gealltanach air càileachd a’ chriostail, air a mheasadh tro leud spot ann an scan-φ, ged a tha feum air tomhais lùb crathaidh airson tomhais. Tha figearan pòla airson sampallan (510) agus (553) fhathast ri chrìochnachadh gus an nàdar epitaxial ris a bheil dùil aca a dhearbhadh.
Tha Figear 3 a’ sealltainn diagram mullaich XRD a chaidh a chlàradh air an sampall le stiùireadh (995), a tha a’ taisbeanadh plèanaichean (111) an t-substrate Si (a) agus an t-sreath 3C-SiC (b).
4. Co-dhùnadh
Shoirbhich le fàs heteroepitaxial 3C-SiC air a’ mhòr-chuid de stiùiridhean Si ach a-mhàin (110), a thug stuth polycrystalline. Thug fo-stratan Si(100)2° dheth agus (995) na sreathan as rèidhe (RMS <1 nm), agus sheall (111), (211), agus (553) lùbadh mòr (30-60 μm). Feumaidh fo-stratan clàr-amais àrd comharrachadh XRD adhartach (me, figearan pòla) gus dearbhadh a dhèanamh air epitaxy mar thoradh air stùcan θ-2θ a bhith neo-làthaireach. Tha obair leantainneach a’ toirt a-steach tomhais lùb crathaidh, mion-sgrùdadh cuideam Raman, agus leudachadh gu stiùiridhean clàr-amais àrd a bharrachd gus an sgrùdadh rannsachaidh seo a chrìochnachadh.
Mar neach-dèanamh a tha air a dhèanamh gu dìreach, bidh XKH a’ toirt seachad seirbheisean giullachd proifeasanta gnàthaichte le pasgan coileanta de shubstratan silicon carbide, a’ tabhann seòrsachan àbhaisteach agus sònraichte a’ gabhail a-steach 4H/6H-N, 4H-Semi, 4H/6H-P, agus 3C-SiC, rim faighinn ann an trast-thomhasan bho 2-òirleach gu 12-òirleach. Tha an eòlas deireadh-gu-deireadh againn ann am fàs criostail, innealachadh mionaideach, agus dearbhadh càileachd a’ dèanamh cinnteach à fuasglaidhean gnàthaichte airson electronics cumhachd, RF, agus tagraidhean a tha a’ tighinn am bàrr.
Àm puist: 8 Lùnastal 2025