Рост высококачественных субстратов для применения в микроэлектронике является одним из ключевых элементов, помогающих обществу двигаться к более устойчивой зеленой экономике. Сегодня кремний играет центральную роль в полупроводниковой промышленности для микроэлектронных и наноэлектронных устройств.
Кремниевые пластины высокой чистоты (99. 0% или выше) монокристаллический материал можно получить с помощью комбинации методов роста жидкости, таких как извлечение затравочного кристалла из расплава и последующая эпитаксия. Загвоздка в том, что первый процесс не может быть использован для роста карбида кремния (SiC), потому что в нем отсутствует фаза плавления.
В журнале Обзоры прикладной физики Джузеппе Физикаро и международная группа исследователей во главе с Антонио Ла Магна описывают теоретическое и экспериментальное исследование атомных механизмов, регулирующих расширенную кинетику дефектов в кубическом SiC (3C-SiC), который имеет алмазоподобную цинковую обманку (ZnS) кристаллическая структура, которая проявляет как штабелирующую, так и антифазную нестабильность.
“Разработка технологической основы управления кристаллических недостатков в SiC для приложений с широкой запрещенной зоной может быть стратегией, изменяющей игру», – сказал Физикаро.
Исследование исследователей выявляет атомистические механизмы, ответственные за расширенную генерацию и развитие дефектов.
“Антифазные границы —Плоскостной кристаллографический д Дефекты, представляющие границу контакта между двумя кристаллическими областями с переключенными связями (C-Si вместо Si-C), являются критическим источником других протяженных дефектов во множестве конфигураций», – сказал он.
«Конечное уменьшение этих антифазных границ» особенно важно для достижения качественных кристаллов, которые можно использовать в электронных устройствах и обеспечить жизнеспособный коммерческий выход “сказал Физикаро.
Поэтому они разработали инновационный код Монте-Карло для моделирования, основанный на сверхрешетке, который пространственная решетка, которая содержит как идеальный кристалл SiC, так и все несовершенства кристалла. Это помогло “пролить свет на различные механизмы взаимодействия дефектов с дефектами и их влияние на электронные свойства этого материала”, – сказал он.
Появляющиеся полупроводниковые устройства с широкой запрещенной зоной, такие как устройства, построенные на основе SiC, имеют большое значение, поскольку они способны произвести революцию в отрасли силовой электроники. Они способны к более высокой скорости переключения, более низким потерям и более высоким напряжениям блокировки, которые превосходят таковые у стандартных устройств на основе кремния.
Огромные экологические выгоды также связаны. «Если бы в мире кремниевые силовые устройства, используемые в этом диапазоне, были заменены на устройства 3C-SiC, сокращение в 1,2 раза 10 ^ 10 можно получить киловатты в год “, – сказал Физикаро.
«Это соответствует сокращению выбросов углекислого газа на 6 миллионов тонн», – сказал он.
Исследователи пришли к выводу, что низкая стоимость гетероэпитаксиального подхода 3C-SiC и масштабируемость этого процесса до 300 – миллиметровые пластины и более делают эту технологию чрезвычайно конкурентоспособной для моторных приводов электрических или гибридных транспортных средств, систем кондиционирования воздуха, холодильников и светодиодные системы освещения.