Kas yra skystosios fazės epitaksija?

Skystosios fazės epitaksija (LPE) yra puslaidininkinių kristalų sluoksnių auginimas iš lydalo ant kieto pagrindo.

Dėl unikalių SiC savybių sunku auginti pavienius kristalus. Įprasti puslaidininkių pramonėje naudojami augimo metodai, tokie kaip tiesus traukimo metodas ir mažėjančio tiglio metodas, negali būti taikomi, nes atmosferos slėgyje nėra Si: C = 1: 1 skystosios fazės. Augimo procesui reikalingas didesnis nei 105 atm slėgis ir aukštesnė nei 3200°C temperatūra, kad būtų pasiektas stechiometrinis Si:C=1:1 santykis tirpale, remiantis teoriniais skaičiavimais.

Skystos fazės metodas yra artimesnis termodinaminės pusiausvyros sąlygoms ir gali išauginti geresnės kokybės SiC kristalus.

Temperatūra yra aukštesnė šalia tiglio sienelės ir žemesnė prie sėklinio kristalo. Augimo proceso metu grafito tiglis yra C šaltinis kristalų augimui.

1. Aukšta temperatūra prie tiglio sienelės lemia didelį C tirpumą, todėl greitai ištirpsta. Dėl to prie tiglio sienelės susidaro prisotintas C tirpalas dėl reikšmingo C ištirpimo.

2. Tirpalas su dideliu kiekiu ištirpusio C pagalbinio tirpalo konvekcinėmis srovėmis pernešamas į sėklinio kristalo dugną. Sėklinio kristalo žemesnė temperatūra atitinka C tirpumo sumažėjimą, todėl žemos temperatūros gale susidaro C prisotintas tirpalas.

3. Kai persotintas C susijungia su Si pagalbiniame tirpale, SiC kristalai auga epitaksiškai ant sėklinio kristalo. Kai nusėda persotintas C, tirpalas su konvekcija grįžta į tiglio sienelės aukštos temperatūros galą, ištirpindamas C ir sudarydamas prisotintą tirpalą.

Šis procesas kartojasi kelis kartus, galiausiai sukeldamas gatavų SiC kristalų augimą.