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théorie et pratique de la croissance de sic sur si et ses applications aux films semi-conducteurs à grand gap

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théorie et pratique de la croissance de sic sur si et ses applications aux films semi-conducteurs à grand gap

2018-07-12

les progrès récents dans la croissance des films sic épitaxiaux sur si sont survolés. les méthodes classiques de base actuellement utilisées pour la croissance de sic films sont discutées et leurs avantages et inconvénients sont explorés. L'idée de base et le contexte théorique d'une nouvelle méthode de synthèse de films épitaxiaux sur Si sont donnés. on montrera que la nouvelle méthode est significativement différente des techniques classiques de croissance en couches minces où l'évaporation des atomes sur la surface du substrat est exploitée.


la nouvelle méthode est basée sur la substitution de certains atomes dans la matrice de silicium par les atomes de carbone pour former les molécules de carbure de silicium . on montrera que le processus suivant de nucléation sic se produit progressivement sans détruire la structure cristalline de la matrice de silicium, et l'orientation d'un film développé est imposée par la structure cristalline originale de la matrice de silicium (pas seulement par la surface du substrat comme dans méthodes conventionnelles de croissance de film). une comparaison de la nouvelle méthode avec d'autres techniques d'épitaxie sera donnée.


la nouvelle méthode d'épitaxie en phase solide basée sur la substitution d'atomes et sur la création de dipôles de dilatation résout l'un des problèmes majeurs de l'hétéroépitaxie. il fournit la synthèse de films épitaxiaux non déformés à faible défectivité avec une grande différence entre les paramètres de réseau du film et du substrat sans utiliser de couches tampons supplémentaires. cette méthode a une autre caractéristique unique qui la distingue des techniques classiques de croissance des films sic: elle permet la croissance de films sic de polytypes hexagonaux. un nouveau type de transformation de phase dans les solides dû à la transformation chimique d'une substance en une autre sera décrit théoriquement et révélé expérimentalement.


ce type de transformation de phase, et le mécanisme d'une large classe de réactions chimiques hétérogènes entre les phases gazeuse et solide, seront illustrés par un exemple de la croissance de couches épitaxiales sic en raison de l'interaction chimique du gaz co avec la matrice de silicium monocristallin. la découverte de ce mécanisme donne un nouveau type de matrice: à savoir, des substrats avec des couches de transition tampon pour une croissance semi-conductrice à large gap sur silicium. les propriétés d'une variété de films hétéroépitaxiaux de semi-conducteurs à grand gap (sic, aln, gan et algan) cultivés sur un substrat sic / si par épitaxie en phase solide seront rapportées. les films développés ne contiennent aucune fissure et ont une qualité suffisante pour fabriquer des dispositifs micro- et opto-électroniques. De plus, les nouvelles capacités dans la synthèse de grands films sic déficiente de 150 mm de diamètre sur des substrats de type si seront démontrées.


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