Mis on vedelfaasi epitaksia?

Liquid-phase epitaxy (LPE) on meetod pooljuhtkristallide kihtide kasvatamiseks sulatisest tahketel aluspindadel.

SiC ainulaadsed omadused muudavad üksikkristallide kasvatamise keeruliseks. Pooljuhtide tööstuses kasutatavaid tavapäraseid kasvumeetodeid, nagu sirge tõmbamise meetod ja kahaneva tiigli meetod, ei saa kasutada, kuna atmosfäärirõhul puudub Si: C = 1: 1 vedel faas. Kasvuprotsess nõuab teoreetiliste arvutuste kohaselt rõhku üle 105 atm ja temperatuuri üle 3200 °C, et saavutada lahuses stöhhiomeetriline suhe Si:C=1:1.

Vedelfaasi meetod on lähemal termodünaamilisele tasakaalutingimustele ja suudab kasvatada parema kvaliteediga SiC kristalle.

Temperatuur on kõrgem tiigli seina lähedal ja madalam seemnekristalli juures. Kasvuprotsessi ajal pakub grafiiditiigel kristallide kasvatamiseks C-allikat.

1. Tiigli seina kõrge temperatuur põhjustab C kõrge lahustuvuse, mis põhjustab kiiret lahustumist. See viib tiigli seinale C küllastunud lahuse moodustumiseni olulise C lahustumise kaudu.

2. Märkimisväärse koguse lahustunud C-ga lahus transporditakse abilahuse konvektsioonivoolude abil idukristalli põhja poole. Seemnekristallide madalam temperatuur vastab C lahustuvuse vähenemisele, mis viib C-küllastunud lahuse moodustumiseni madala temperatuuriga otsas.

3. Kui üleküllastunud C ühineb abilahuses oleva Si-ga, kasvavad SiC kristallid epitaksiaalselt idukristallil. Kui üleküllastunud C sadestub, naaseb konvektsiooniga lahus tiigli seina kõrge temperatuuriga otsa, lahustades C ja moodustades küllastunud lahuse.

See protsess kordub mitu korda, viies lõpuks valmis SiC kristallide kasvu.