Heteroepitaxy of 3C-SiC: An Overview

1. Progressio historica 3C-SiC

Explicatio 3C-SiC, notabilis polytypum carbidi pii, continuam progressionem scientiae materialis semiconductoris reddit. Annis 1980s, Nishino et al. primum effectum cinematographicum 4 µm crassum 3C-SiC in substratum siliconis utens depositione vaporum chemicorum (CVD) [1], fundamento technologiae 3C-SiC tenuis cinematographicae.

1990 saeculum aureum pro investigationibus Sic. Cree Investigatio Inc. Inquisitionem 6H-SiC et 4H-SiC xxxiii anno 1991 et 1994, respective, mercaturam machinarum SiC semiconductoris propulerunt. Hic progressus technologicus fundamenta posuit investigationis et applicationum 3C-SiC subsequentium.

Ineunte saeculo XXI, membrana Silicon-substructio SiC etiam significantem profectum in Sinis vidit. Vos Zhizhen et al. taeniola SiC in substratis Pii fabricatis utens CVD ad temperaturas humilis anno 2002[2], cum An Xia et al. similes eventus consecuti utens magnetron putris ad cella temperies anno 2001[3].

Attamen magna cancellorum mispar inter Si et SiC (proxime 20%) ad densitatem altam perducitur in strato epitaxiali 3C-SiC, praesertim duplex positio termini (DPBs). Ad hoc mitigandum, inquisitores optaverunt subiectos sicut 6H-SiC, 15R-SiC, vel 4H-SiC cum (0001) intentionem ad epitaxiales 3C-SiC crescentis stratis, minuendo densitatem defectus. Exempli gratia, anno 2012, Seki, Kazuaki et al. polymorphismum technicae artis moderatio proposuit, selectivam incrementi 3C-SiC et 6H-SiC in 6H-SiC(0001) assequendo semina supersaturationem moderando[4-5]. In 2023, Xun Li et al. feliciter obtinuit planas 3C-SiC stratis epitaxialibus liberis DPBs in 4H-SiC subiectis utens incrementi optimized CVD cum rata 14 μm/h[6].

2. Crystal Structure et Applications 3C-SiC

Inter polytypa numerosa SiC, 3C-SiC, quae etiam β-SiC nota est, est polytypum unicum cubicum. In hac crystalli structura, Si et C atomi in una ratione existunt, tetraedalem unitatem cum validis vinculis covalentes efformantes. Structura a Si-C bilayers in ABC-ABC- ... ordine disposita insignitur, cum unaquaque cellula tres tales bilayers, notatione C3 notata. Figura 1 cristallum structuram 3C-SiC illustrat.

                                                                                                                                                                           Figure 1. Crystal compages 3C-SiC

In statu, silicon (Si) est materia semiconductoris late usus pro viribus machinarum. Sed limitationes inhaerentes suam observantiam restringunt. Comparatus 4H-SiC et 6H-SiC, 3C-SiC mobilitatem electronicam theoricam in cella temperatura (1000 cm2·V-1·s-1), utilius MOSFET utilius facit. Accedit altae naufragii intentionis, optimae conductivitatis scelerisque, durities altae, fasciae latae, resistentiae altae temperaturae, et resistentiae radiorum 3C-SiC valde promittens applicationes in electronicis, optoelectronics, sensoriis et ambitus extremos;

High-Power, High-Frequency, and High-Temperature Applications: 3C-SiC altae voltage naufragii et mobilitatis electronicae altae id faciunt specimen pro viribus fabricandis sicut MOSFETs fabricandis, praesertim in ambitibus exigendis[7].

Nanoelectronics et Microelectromechanical Systems (MEMS): Compatibilitas cum technicis siliconibus permittit ad fabricandas structurarum nanoscales, applicationes in nanoelectronics et MEMS machinis ferens[8].

Optoelectronics:Ut bandgap-latium semiconductoris materiae, 3C-SiC aptum est diodis caeruleis levibus emittendis (LEDs). Excelsa eius efficacia luminosa et facilitas dopingendi allicientem efficit applicationes ad technologias illustrandas, technologias et lasersas[9].

Sensores:3C-SiC adhibetur detectores positionis sensitivos, praesertim laser maculae positionis detectores sensitivorum innixus in effectu photovoltaico laterali. Hi detectores altum sensitivum exhibent sub inflexionibus condicionibus, easque aptas adhibent ad curandum adhibitis applicationibus[10].

3. Methodi praeparationis ad 3C-SiC Heteroepitaxy

Communes methodi pro heteroepitaxy 3C-SiC includunt depositionem vaporum chemicorum (CVD), epitaxy sublimationis (SE), epitaxiae liquidae periodi (LPE), epitaxiae hypotheticae trabes (MBE), et magnetron putris. CVD praeferenda est methodus epitaxia 3C-SiC propter eius moderabilitatem et aptabilitatem in terminis caliditatis, fluxus gasi, pressionis cubiculi, et temporis reactionis, ut optimam condicionem tabulae epitaxialis qualitatis.

Vapor chemicus Depositio (CVD);Composita gaseosa continens Si et C introducuntur in cameram reactionem et ad calores calefactos, ducens ad compositionem. Tum atomi Si & C in subjectum deponunt, typice Si, 6H-SiC, 15R-SiC, seu 4H-SiC [11]. Haec reactio typice occurrit inter 1300-1500°C. Communia Si fontes includuntur SiH4, TCS et MTS, dum C fontes principaliter sunt C2H4 et C3H8, cum H2 ut ferebat gas. Figura 2 schematicum processus CVD depingit[12].

                                                                                                                                                               Figura 2. Schematica processus CVD

Sublimationis Epitaxy (SE);Hoc modo, substratum 6H-SiC vel 4H-SiC in cacumine uasculi positum est, alto puritate SiC pulveris tanquam materiae fons in fundo. Vas calefit ad 1900-2100°C per inductionem frequentiam radiophonicam, sustinens substrata temperatura inferior quam fons caliditatis ad partum axialem temperatura gradientem. Hoc sinit sublimatum SiC condensare et crystallificare in subiecto, 3C-SiC heteroepitaxy formans.

Deam hypotheticam Epitaxy (MBE);Haec ars provectae technicae tenuis provectae apta est ad 3C-SiC epitaxialem stratis crescentibus in 4H-SiC vel 6H-SiC subiectis. Sub vacuo ultra-alto, subtilis fons gasorum moderatio efficit ut radiis atomicis vel hypotheticis constituendis elementorum constituentium efficiatur. Hae radii ad superficiem subiectam calidam pro incremento epitaxiali diriguntur.

4. conclusio et Outlook

Continuis technologicis progressionibus et profundis studiis mechanisticis, 3C-SiC heteroepitaxy intenditur ut magis magisque vitalis partes in semiconductore exerceat, evolutionem energiae efficientis electronicarum machinarum emittentem. Explorans novas technicas incrementum, ut atmosphaerae HCl inducentes ad incrementum augendum, dum densitates defectus humiles servant, aditus est pollicitatio futurae investigationis. Praeterea investigatio in defectu formationis mechanismi et in progressione technicis characterisationi provectis efficiet praecisam defectum moderatio et proprietates materiales optimized. Celeri incrementi summus qualitas, crassus 3C-SiC cinematographicus crucialus est pro occurrens exigentiis summarum intentionum, inquisitionem ulteriorem requirens ut inducat proportionem inter incrementum rate et materialem uniformitatem. Applicando applicationes 3C-SiC in heterostructuris sicut SiC/GaN, potentiam suam in novis machinis sicut potentia electronicorum, integratio optoelectronic, et processus notitiarum quantum plene explorari possunt.

Notae:

[1] Nishino S, Hazuki Y, Matsunami H, et al. Vapor chemicus Depositio Crystallini β‐SiC Films on Silicon Substrate with Sputtered SiC Intermediate Layer[J]. Acta Societatis Electrochemicae, 1980, 127(12):2674-2680.

[2] Vos Zhizhen, Wang Yadong, Huang Jingyun, et al .

[3] An Xia, Zhuang Huizhao, Li Huaixiang, al .

[4] Seki K, Alexander, Kozawa S, et al. Polytype-selectivum incrementum SiC per supersaturationem temperationis in augmento solutionis [J]. Acta Crystal Incrementa, 2012, 360:176-180.

[V] Chen Yao, Zhao Fuqiang, Zhu Bingxian, Ipse Shuai.

[6] Li X , Wang G .CVD incrementum 3C-SiC stratis 4H-SiC subiectae morphologiae emendatae [J]. Publicae Communicationes solidae, 2023:371.

[7] Hou Kaiwen.

[8] Lars, Hiller, Thomas, et al. Hydrogenium Effectus in ECR-Etching of 3C-SiC(100) Mesa Structures[J].Materials Science Forum, MMXIV.

[IX] Xu Qingfang.

[10] Foisal A R M , Nguyen T , Dinh T K , et al.3C-SiC/Si Heterostructura: Optima Rostra pro Detectoribus Positio-Sensitivo Substructio in Effectu Photovoltaico [J]. ACS De Materiis & Interfaces, 2019: 40980-40987.

[XI] Xin Bin.

[12] Dong Lin.

[13] Diani M, Simon L, Kubler L, et al. Crystal incrementum polytypi 3C-SiC in 6H-SiC(0001) subiecto [J]. Acta Crystal Augmenta, 2002, 235(1): 95-102.