Τι είναι η επιταξία υγρής φάσης;

Η επιταξία υγρής φάσης (LPE) είναι μια μέθοδος για την ανάπτυξη στρωμάτων κρυστάλλων ημιαγωγών από το τήγμα σε στερεά υποστρώματα.

Οι μοναδικές ιδιότητες του SiC καθιστούν δύσκολη την ανάπτυξη μονοκρυστάλλων. Οι συμβατικές μέθοδοι ανάπτυξης που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία ημιαγωγών, όπως η μέθοδος ευθείας έλξης και η μέθοδος του χωνευτηρίου καθόδου, δεν μπορούν να εφαρμοστούν λόγω της απουσίας υγρής φάσης Si:C=1:1 σε ατμοσφαιρική πίεση. Η διαδικασία ανάπτυξης απαιτεί πίεση μεγαλύτερη από 105 atm και θερμοκρασία μεγαλύτερη από 3200°C για να επιτευχθεί στοιχειομετρική αναλογία Si:C=1:1 στο διάλυμα, σύμφωνα με τους θεωρητικούς υπολογισμούς.

Η μέθοδος υγρής φάσης είναι πιο κοντά στις συνθήκες θερμοδυναμικής ισορροπίας και μπορεί να αναπτύξει κρυστάλλους SiC με καλύτερη ποιότητα.

Η θερμοκρασία είναι υψηλότερη κοντά στο τοίχωμα του χωνευτηρίου και χαμηλότερη στον κρύσταλλο των σπόρων. Κατά τη διαδικασία ανάπτυξης, το χωνευτήριο γραφίτη παρέχει μια πηγή C για την ανάπτυξη κρυστάλλων.

1. Η υψηλή θερμοκρασία στο τοίχωμα του χωνευτηρίου οδηγεί σε υψηλή διαλυτότητα του C, οδηγώντας σε γρήγορη διάλυση. Αυτό οδηγεί στο σχηματισμό ενός κορεσμένου διαλύματος C στο τοίχωμα του χωνευτηρίου μέσω σημαντικής διάλυσης C.

2. Το διάλυμα με σημαντική ποσότητα διαλυμένου C μεταφέρεται προς τον πυθμένα του κρυστάλλου των σπόρων από τα ρεύματα μεταφοράς του βοηθητικού διαλύματος. Η χαμηλότερη θερμοκρασία του κρυστάλλου των σπόρων αντιστοιχεί σε μείωση της διαλυτότητας C, που οδηγεί στο σχηματισμό ενός διαλύματος κορεσμένου με C στο άκρο χαμηλής θερμοκρασίας.

3. Όταν το υπερκορεσμένο C συνδυάζεται με το Si στο βοηθητικό διάλυμα, οι κρύσταλλοι SiC αναπτύσσονται επιταξιακά στον κρύσταλλο των σπόρων. Καθώς το υπερκορεσμένο C καθιζάνει, το διάλυμα με συναγωγή επιστρέφει στο άκρο υψηλής θερμοκρασίας του τοιχώματος του χωνευτηρίου, διαλύοντας το C και σχηματίζοντας ένα κορεσμένο διάλυμα.

Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται πολλές φορές, οδηγώντας τελικά στην ανάπτυξη τελικών κρυστάλλων SiC.