1. పరిచయం
దశాబ్దాల పరిశోధన ఉన్నప్పటికీ, సిలికాన్ ఉపరితలాలపై పెరిగిన హెటెరోఎపిటాక్సియల్ 3C-SiC పారిశ్రామిక ఎలక్ట్రానిక్ అనువర్తనాలకు తగినంత క్రిస్టల్ నాణ్యతను ఇంకా సాధించలేదు. పెరుగుదల సాధారణంగా Si(100) లేదా Si(111) ఉపరితలాలపై నిర్వహించబడుతుంది, ప్రతి ఒక్కటి విభిన్న సవాళ్లను ప్రదర్శిస్తుంది: (100) కోసం యాంటీ-ఫేజ్ డొమైన్‌లు మరియు (111) కోసం క్రాకింగ్. [111]-ఆధారిత చలనచిత్రాలు తగ్గిన లోపం సాంద్రత, మెరుగైన ఉపరితల స్వరూపం మరియు తక్కువ ఒత్తిడి వంటి ఆశాజనక లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుండగా, (110) మరియు (211) వంటి ప్రత్యామ్నాయ ధోరణులు ఇంకా అర్థం కాలేదు. సరైన వృద్ధి పరిస్థితులు ధోరణి-నిర్దిష్టంగా ఉండవచ్చని, క్రమబద్ధమైన పరిశోధనను క్లిష్టతరం చేస్తాయని ప్రస్తుత డేటా సూచిస్తుంది. ముఖ్యంగా, 3C-SiC హెటెరోఎపిటాక్సి కోసం అధిక-మిల్లర్-ఇండెక్స్ Si ఉపరితలాల (ఉదా, (311), (510)) వాడకం ఎప్పుడూ నివేదించబడలేదు, ధోరణి-ఆధారిత వృద్ధి విధానాలపై అన్వేషణాత్మక పరిశోధనకు గణనీయమైన స్థలాన్ని వదిలివేస్తుంది.
2. ప్రయోగాత్మకం
3C-SiC పొరలను SiH4/C3H8/H2 పూర్వగామి వాయువులను ఉపయోగించి వాతావరణ పీడన రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (CVD) ద్వారా జమ చేశారు. ఉపరితలాలు 1 సెం.మీ² Si పొరలు, వివిధ ధోరణులు: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553), మరియు (995). (100) మినహా అన్ని ఉపరితలాలు ఆన్-యాక్సిస్‌లో ఉన్నాయి, ఇక్కడ 2° ఆఫ్-కట్ వేఫర్‌లను అదనంగా పరీక్షించారు. ప్రీ-గ్రోత్ క్లీనింగ్‌లో మిథనాల్‌లో అల్ట్రాసోనిక్ డీగ్రేసింగ్ ఉంటుంది. గ్రోత్ ప్రోటోకాల్‌లో 1000°C వద్ద H2 ఎనియలింగ్ ద్వారా స్థానిక ఆక్సైడ్ తొలగింపు ఉంటుంది, తరువాత ప్రామాణిక రెండు-దశల ప్రక్రియ ఉంటుంది: 1165°C వద్ద 10 నిమిషాలు 12 sccm C3H8 తో కార్బరైజేషన్, తరువాత 1.5 sccm SiH4 మరియు 2 sccm C3H8 ఉపయోగించి 1350°C (C/Si నిష్పత్తి = 4) వద్ద 60 నిమిషాలు ఎపిటాక్సీ. ప్రతి గ్రోత్ రన్‌లో కనీసం ఒక (100) రిఫరెన్స్ వేఫర్‌తో నాలుగు నుండి ఐదు వేర్వేరు Si ఓరియంటేషన్‌లు ఉంటాయి.
3. ఫలితాలు మరియు చర్చ
వివిధ Si ఉపరితలాలపై పెరిగిన 3C-SiC పొరల స్వరూపం (Fig. 1) విభిన్న ఉపరితల లక్షణాలు మరియు కరుకుదనాన్ని చూపించింది. దృశ్యపరంగా, Si(100), (211), (311), (553), మరియు (995) లపై పెరిగిన నమూనాలు అద్దంలా కనిపించాయి, మరికొన్ని పాలలాంటి ((331), (510)) నుండి నిస్తేజమైన ((110), (111)) వరకు ఉన్నాయి. అత్యంత మృదువైన ఉపరితలాలు (ఉత్తమ సూక్ష్మ నిర్మాణాన్ని చూపుతాయి) (100)2° ఆఫ్ మరియు (995) ఉపరితలాలపై పొందబడ్డాయి. విశేషమేమిటంటే, శీతలీకరణ తర్వాత అన్ని పొరలు పగుళ్లు లేకుండా ఉన్నాయి, వీటిలో సాధారణంగా ఒత్తిడికి గురయ్యే 3C-SiC(111) కూడా ఉన్నాయి. పరిమిత నమూనా పరిమాణం పగుళ్లను నిరోధించి ఉండవచ్చు, అయితే కొన్ని నమూనాలు సంచిత ఉష్ణ ఒత్తిడి కారణంగా 1000× మాగ్నిఫికేషన్ వద్ద ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ కింద వంగి (మధ్య నుండి అంచు వరకు 30-60 μm విక్షేపం) గుర్తించదగినవి. Si(111), (211), మరియు (553) ఉపరితలాలపై పెరిగిన ఎక్కువగా వంగి ఉన్న పొరలు తన్యత జాతిని సూచించే పుటాకార ఆకారాలను ప్రదర్శించాయి, స్ఫటికాకార ధోరణితో పరస్పర సంబంధం కలిగి ఉండటానికి మరింత ప్రయోగాత్మక మరియు సైద్ధాంతిక పని అవసరం.
వివిధ ధోరణులతో Si ఉపరితలాలపై పెరిగిన 3C-SC పొరల యొక్క XRD మరియు AFM (20×20 μm2 వద్ద స్కానింగ్) ఫలితాలను చిత్రం 1 సంగ్రహిస్తుంది.
అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోపీ (AFM) చిత్రాలు (Fig. 2) ఆప్టికల్ పరిశీలనలను ధృవీకరించాయి. రూట్-మీన్-స్క్వేర్ (RMS) విలువలు (100)2° ఆఫ్ మరియు (995) సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై అత్యంత మృదువైన ఉపరితలాలను నిర్ధారించాయి, 400-800 nm పార్శ్వ కొలతలు కలిగిన ధాన్యం లాంటి నిర్మాణాలను కలిగి ఉన్నాయి. (110)-పెరిగిన పొర అత్యంత కఠినమైనది, అయితే అప్పుడప్పుడు పదునైన సరిహద్దులతో పొడుగుచేసిన మరియు/లేదా సమాంతర లక్షణాలు ఇతర ఓరియంటేషన్‌లలో ((331), (510) కనిపించాయి. ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ (XRD) θ-2θ స్కాన్‌లు (టేబుల్ 1లో సంగ్రహించబడ్డాయి) తక్కువ-మిల్లర్-ఇండెక్స్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లకు విజయవంతమైన హెటెరోఎపిటాక్సీని వెల్లడించాయి, Si(110) మినహా మిశ్రమ 3C-SiC(111) మరియు (110) శిఖరాలను పాలీక్రిస్టలినిటీని సూచిస్తాయి. ఈ ఓరియంటేషన్ మిక్సింగ్ గతంలో Si(110) కోసం నివేదించబడింది, అయితే కొన్ని అధ్యయనాలు ప్రత్యేకమైన (111)-ఆధారిత 3C-SiCని గమనించాయి, పెరుగుదల స్థితి ఆప్టిమైజేషన్ కీలకమని సూచిస్తున్నాయి. మిల్లర్ సూచికలు ≥5 ((510), (553), (995)) కోసం, ఈ అధిక-సూచిక విమానాలు ఈ జ్యామితిలో విక్షేపణ చెందనందున ప్రామాణిక θ-2θ కాన్ఫిగరేషన్‌లో XRD శిఖరాలు కనుగొనబడలేదు. తక్కువ-సూచిక 3C-SiC శిఖరాలు లేకపోవడం (ఉదా., (111), (200)) సింగిల్-స్ఫటికాకార వృద్ధిని సూచిస్తుంది, తక్కువ-సూచిక విమానాల నుండి విక్షేపణను గుర్తించడానికి నమూనా వంపు అవసరం.
CFC క్రిస్టల్ నిర్మాణంలోని సమతల కోణం యొక్క గణనను చిత్రం 2 చూపిస్తుంది.
అధిక-సూచిక మరియు తక్కువ-సూచిక విమానాల మధ్య లెక్కించబడిన స్ఫటికాకార కోణాలు (టేబుల్ 2) పెద్ద తప్పుడు దిశలను చూపించాయి (>10°), ఇవి ప్రామాణిక θ-2θ స్కాన్‌లలో అవి లేకపోవడాన్ని వివరిస్తాయి. అందువల్ల (995)-ఆధారిత నమూనాపై దాని అసాధారణ గ్రాన్యులర్ పదనిర్మాణం (స్తంభాల పెరుగుదల లేదా ట్వినింగ్ నుండి సంభావ్యంగా) మరియు తక్కువ కరుకుదనం కారణంగా పోల్ ఫిగర్ విశ్లేషణ నిర్వహించబడింది. Si ఉపరితలం మరియు 3C-SiC పొర నుండి (111) పోల్ ఫిగర్‌లు (Fig. 3) దాదాపు ఒకేలా ఉన్నాయి, ట్వినింగ్ లేకుండా ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదలను నిర్ధారిస్తాయి. కేంద్ర స్థానం χ≈15° వద్ద కనిపించింది, ఇది సైద్ధాంతిక (111)-(995) కోణానికి సరిపోతుంది. అంచనా వేసిన స్థానాల్లో (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° మరియు 33.6°) మూడు సమరూప-సమాన మచ్చలు కనిపించాయి, అయితే χ=62°/φ=93.3° వద్ద ఊహించని బలహీనమైన మచ్చకు మరింత పరిశోధన అవసరం. φ-స్కాన్‌లలో స్పాట్ వెడల్పు ద్వారా అంచనా వేయబడిన స్ఫటికాకార నాణ్యత ఆశాజనకంగా కనిపిస్తుంది, అయితే పరిమాణీకరణకు రాకింగ్ కర్వ్ కొలతలు అవసరం. (510) మరియు (553) నమూనాల ధ్రువ గణాంకాలు వాటి ఊహించిన ఎపిటాక్సియల్ స్వభావాన్ని నిర్ధారించడానికి ఇంకా పూర్తి చేయాల్సి ఉంది.
చిత్రం 3 (995) ఓరియెంటెడ్ నమూనాపై రికార్డ్ చేయబడిన XRD పీక్ రేఖాచిత్రాన్ని చూపిస్తుంది, ఇది Si సబ్‌స్ట్రేట్ (a) మరియు 3C-SiC పొర (b) యొక్క (111) ప్లేన్‌లను ప్రదర్శిస్తుంది.
4. ముగింపు
(110) మినహా చాలా Si ధోరణులపై హెటెరోపీటాక్సియల్ 3C-SiC పెరుగుదల విజయవంతమైంది, ఇది పాలీక్రిస్టలైన్ పదార్థాన్ని ఇచ్చింది. Si(100)2° ఆఫ్ మరియు (995) సబ్‌స్ట్రేట్‌లు అత్యంత మృదువైన పొరలను (RMS <1 nm) ఉత్పత్తి చేశాయి, అయితే (111), (211), మరియు (553) గణనీయమైన వంపును చూపించాయి (30-60 μm). θ-2θ శిఖరాలు లేకపోవడం వల్ల ఎపిటాక్సీని నిర్ధారించడానికి హై-ఇండెక్స్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లకు అధునాతన XRD క్యారెక్టరైజేషన్ (ఉదా., పోల్ ఫిగర్‌లు) అవసరం. ఈ అన్వేషణాత్మక అధ్యయనాన్ని పూర్తి చేయడానికి కొనసాగుతున్న పనిలో రాకింగ్ కర్వ్ కొలతలు, రామన్ ఒత్తిడి విశ్లేషణ మరియు అదనపు హై-ఇండెక్స్ ఓరియంటేషన్‌లకు విస్తరణ ఉన్నాయి.
నిలువుగా ఇంటిగ్రేటెడ్ తయారీదారుగా, XKH సిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ల సమగ్ర పోర్ట్‌ఫోలియోతో ప్రొఫెషనల్ కస్టమైజ్డ్ ప్రాసెసింగ్ సేవలను అందిస్తుంది, 4H/6H-N, 4H-సెమీ, 4H/6H-P, మరియు 3C-SiC వంటి ప్రామాణిక మరియు ప్రత్యేక రకాలను అందిస్తుంది, ఇవి 2-అంగుళాల నుండి 12-అంగుళాల వరకు వ్యాసంలో లభిస్తాయి. క్రిస్టల్ పెరుగుదల, ఖచ్చితత్వ మ్యాచింగ్ మరియు నాణ్యత హామీలో మా ఎండ్-టు-ఎండ్ నైపుణ్యం పవర్ ఎలక్ట్రానిక్స్, RF మరియు అభివృద్ధి చెందుతున్న అప్లికేషన్‌లకు తగిన పరిష్కారాలను నిర్ధారిస్తుంది.
పోస్ట్ సమయం: ఆగస్టు-08-2025