1. Réamhrá
In ainneoin blianta fada taighde, níl cáilíocht criostail leordhóthanach bainte amach ag 3C-SiC heitreaipeatacsach a fhástar ar foshraitheanna sileacain le haghaidh feidhmeanna leictreonacha tionsclaíocha go fóill. De ghnáth, déantar fás ar foshraitheanna Si(100) nó Si(111), agus bíonn dúshláin ar leith ag gach ceann acu: fearainn frithchéime do (100) agus scoilteadh do (111). Cé go léiríonn scannáin atá dírithe ar [111] tréithe geallta amhail dlús lochtanna laghdaithe, moirfeolaíocht dhromchla fheabhsaithe, agus strus níos ísle, níl mórán staidéir déanta fós ar threoshuímh mhalartacha cosúil le (110) agus (211). Tugann sonraí atá ann cheana le fios go bhféadfadh coinníollacha fáis is fearr a bheith sainiúil don treoshuíomh, rud a chuireann castacht ar imscrúdú córasach. Go háirithe, níor tuairiscíodh riamh úsáid foshraitheanna Si le hinnéacs Miller níos airde (m.sh., (311), (510)) le haghaidh heitreaipeatacsach 3C-SiC, rud a fhágann go bhfuil go leor spáis ann le haghaidh taighde taiscéalaíoch ar mheicníochtaí fáis atá ag brath ar threoshuíomh.
2. Turgnamhach
Taisceadh na sraitheanna 3C-SiC trí thaisceadh gaile ceimiceach faoi bhrú atmaisféarach (CVD) ag baint úsáide as gáis réamhtheachtaí SiH4/C3H8/H2. Ba iad na foshraitheanna vaiféir Si 1 cm² le treoshuíomhanna éagsúla: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553), agus (995). Bhí na foshraitheanna uile ar an ais seachas (100), áit ar tástáladh vaiféir gearrtha 2° freisin. Bhain díghrádú ultrasonaic i meatánól le glanadh réamhfhás. Bhí baint ocsaíde dúchais trí annealing H2 ag 1000°C mar chuid den phrótacal fáis, agus ina dhiaidh sin próiseas caighdeánach dhá chéim: carbúrú ar feadh 10 nóiméad ag 1165°C le 12 sccm C3H8, ansin eipitacsú ar feadh 60 nóiméad ag 1350°C (cóimheas C/Si = 4) ag baint úsáide as 1.5 sccm SiH4 agus 2 sccm C3H8. Bhí ceithre go cúig threoshuíomh Si éagsúla i ngach rith fáis, agus ar a laghad sceallóg tagartha amháin (100).
3. Torthaí agus Plé
Léirigh moirfeolaíocht na sraitheanna 3C-SiC a fásadh ar foshraitheanna Si éagsúla (Fíor 1) gnéithe dromchla agus garbhúlacht shainiúla. Go radhairc, bhí cuma scátháin ar na samplaí a fásadh ar Si(100), (211), (311), (553), agus (995), agus bhí cuma scátháin ar na samplaí eile, agus bhí cuma bhainne orthu ((331), (510)) agus maol orthu ((110), (111)). Fuarthas na dromchlaí is míne (a thaispeánann an micreastruchtúr is fearr) ar foshraitheanna (100)2° as agus (995). Is suntasach an rud é gur fhan na sraitheanna uile saor ó scoilteanna tar éis fuaraithe, lena n-áirítear an 3C-SiC(111) a bhíonn seans maith go mbíonn strus orthu. B’fhéidir gur chuir an méid sampla teoranta cosc ar scoilteadh, cé gur léirigh roinnt samplaí lúbadh (diall 30-60 μm ón lár go dtí an imeall) inbhraite faoi mhicreascópacht optúil ag formhéadú 1000× mar gheall ar strus teirmeach carntha. Léirigh sraitheanna an-chromtha a fásadh ar foshraitheanna Si(111), (211), agus (553) cruthanna cóncacha a léiríonn brú teanntachta, agus bhí gá le tuilleadh oibre turgnamhaí agus teoiriciúla chun comhghaol a dhéanamh le treoshuíomh criostalagrafach.
Déanann Fíor 1 achoimre ar thorthaí XRD agus AFM (scanadh ag 20 × 20 μ m2) na sraitheanna 3C-SC a fhásadh ar foshraitheanna Si le treoshuíomhanna difriúla.
Dheimhnigh íomhánna micreascópachta fórsa adamhach (AFM) (Fíor 2) breathnuithe optúla. Dheimhnigh luachanna fréimhe meánchearnóige (RMS) na dromchlaí is míne ar foshraitheanna (100)2° as agus (995), ina raibh struchtúir gráin-chosúla le toisí cliathánacha 400-800 nm. Ba é an ciseal (110)-fhásta an ceann ba gharbha, agus bhí gnéithe fadaithe agus/nó comhthreomhara le teorainneacha géara ó am go chéile le feiceáil i dtreoshuíomhanna eile ((331), (510)). Léirigh scananna difreactaithe X-gha (XRD) θ-2θ (achoimrithe i dTábla 1) heitreaipeatacs rathúil do foshraitheanna innéacs Miller níos ísle, seachas Si(110) a léirigh buaicphointí measctha 3C-SiC(111) agus (110) a léiríonn ilchriostalachas. Tuairiscíodh an meascadh treoshuímh seo roimhe seo do Si(110), cé gur breathnaíodh 3C-SiC eisiach (111)-dhírithe i roinnt staidéar, rud a thugann le fios go bhfuil uasmhéadú coinníollacha fáis ríthábhachtach. I gcás innéacsanna Miller ≥5 ((510), (553), (995)), níor braitheadh aon bhuaiceanna XRD sa chumraíocht chaighdeánach θ-2θ ós rud é nach bhfuil na pláin ard-innéacs seo ag difreáil sa gheoiméadracht seo. Tugann easpa buaiceanna 3C-SiC íseal-innéacs (m.sh., (111), (200)) le fios go bhfuil fás aonchriostalach ann, rud a éilíonn claonadh an tsampla chun difreáil ó phláin íseal-innéacs a bhrath.
Taispeánann Fíor 2 ríomh uillinn an phlána laistigh de struchtúr criostail CFC.
Léirigh na huillinneacha criostalagrafaíochta ríofa idir eitleáin ard-innéacs agus íseal-innéacs (Tábla 2) míthreoshuíomhanna móra (>10°), rud a mhíníonn a n-easpa i scananna caighdeánacha θ-2θ. Dá bhrí sin, rinneadh anailís ar fhigiúr cuaille ar an sampla dírithe ar (995) mar gheall ar a mhoirfeolaíocht ghráinneach neamhghnách (b'fhéidir ó fhás colúnach nó cúplaíocht) agus garbh íseal. Bhí na figiúirí cuaille (111) (Fíor 3) ón tsubstráit Si agus ón tsraith 3C-SiC beagnach mar an gcéanna, rud a dheimhnigh fás eipitacsach gan cúplaíocht. Bhí an spota lárnach le feiceáil ag χ≈15°, ag teacht leis an uillinn theoiriciúil (111)-(995). Bhí trí spota siméadrachta-choibhéiseacha le feiceáil ag suíomhanna ionchais (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° agus 33.6°), cé go bhfuil gá le tuilleadh imscrúdaithe ar spota lag gan choinne ag χ=62°/φ=93.3°. Is cosúil go bhfuil an caighdeán criostalach, arna mheas trí leithead spota i scananna φ, gealladh fúithi, cé go bhfuil gá le tomhais ar an gcuar luasctha le haghaidh cainníochtaithe. Tá figiúirí cuaille do shamplaí (510) agus (553) fós le comhlánú chun a nádúr eipitacsach toimhdeach a dhearbhú.
Taispeánann Fíor 3 an léaráid bhuaic XRD a taifeadadh ar an sampla atá dírithe ar (995), a thaispeánann eitleáin (111) an tsubstráit Si (a) agus an tsraith 3C-SiC (b).
4. Conclúid
D’éirigh le fás heitreipeatacsach 3C-SiC ar fhormhór na dtreoshuíomhanna Si seachas (110), a thug ábhar polachriostalach. Tháirg foshraitheanna Si(100)2° as agus (995) na sraitheanna is míne (RMS <1 nm), agus léirigh (111), (211), agus (553) lúbadh suntasach (30-60 μm). Éilíonn foshraitheanna ard-innéacs tréithriú XRD chun cinn (m.sh., figiúirí cuaille) chun eipitacsas a dhearbhú mar gheall ar bhuaicphointí θ-2θ as láthair. Áirítear ar an obair leanúnach tomhais cuar luascáin, anailís struis Raman, agus leathnú chuig treoshuíomhanna ard-innéacs breise chun an staidéar taiscéalaíoch seo a chríochnú.
Mar mhonaróir atá comhtháite go hingearach, cuireann XKH seirbhísí próiseála saincheaptha gairmiúla ar fáil le punann cuimsitheach de foshraitheanna sileacain charbaíde, ag tairiscint cineálacha caighdeánacha agus speisialaithe lena n-áirítear 4H/6H-N, 4H-Semi, 4H/6H-P, agus 3C-SiC, atá ar fáil i dtrastomhais ó 2 orlach go 12 orlach. Cinntíonn ár saineolas ó thús go deireadh i bhfás criostail, meaisínithe beachtais, agus dearbhú cáilíochta réitigh shaincheaptha do leictreonaic chumhachta, RF, agus feidhmchláir atá ag teacht chun cinn.
Am an phoist: 08 Lúnasa 2025