Hvad er væskefase-epitaksi?

Liquid-phase epitaxy (LPE) er en metode til at dyrke halvlederkrystallag fra smelten på faste substrater.

SiC's unikke egenskaber gør det udfordrende at dyrke enkeltkrystaller. De konventionelle vækstmetoder, der anvendes i halvlederindustrien, såsom straight pulling-metoden og descending-digelmetoden, kan ikke anvendes på grund af fraværet af en Si:C=1:1 væskefase ved atmosfærisk tryk. Vækstprocessen kræver et tryk større end 105 atm og en temperatur højere end 3200°C for at opnå et støkiometrisk forhold på Si:C=1:1 i opløsningen ifølge teoretiske beregninger.

Væskefasemetoden er tættere på de termodynamiske ligevægtsbetingelser og er i stand til at dyrke SiC-krystaller med bedre kvalitet.

Temperaturen er højere nær digelvæggen og lavere ved frøkrystallen. Under vækstprocessen giver grafitdigelen en C-kilde til krystalvækst.

1. Den høje temperatur ved digelvæggen resulterer i høj opløselighed af C, hvilket fører til hurtig opløsning. Dette fører til dannelsen af ​​en C-mættet opløsning ved digelvæggen gennem betydelig C-opløsning.

2. Opløsningen med en betydelig mængde opløst C transporteres mod frøkrystallens bund af hjælpeopløsningens konvektionsstrømme. Poekrystallens lavere temperatur svarer til et fald i C-opløselighed, hvilket fører til dannelsen af ​​en C-mættet opløsning i lavtemperaturenden.

3. Når det overmættede C kombineres med Si i hjælpeopløsningen, vokser SiC-krystaller epitaksialt på frøkrystallen. Efterhånden som det overmættede C udfældes, vender opløsningen med konvektion tilbage til digelvæggens højtemperaturende, hvorved C opløses og en mættet opløsning dannes.

Denne proces gentages flere gange, hvilket i sidste ende fører til væksten af ​​færdige SiC-krystaller.