সংবাদ - সিলিকন কার্বাইডের গঠন এবং বৃদ্ধি প্রযুক্তি

প্রথমত, SiC স্ফটিকের গঠন এবং বৈশিষ্ট্য.

SiC হল একটি বাইনারি যৌগ যা Si উপাদান এবং C উপাদান দ্বারা 1:1 অনুপাতে গঠিত হয়, অর্থাৎ 50% সিলিকন (Si) এবং 50% কার্বন (C), এবং এর মৌলিক কাঠামোগত একক হল SI-C টেট্রাহেড্রন।

সিলিকন কার্বাইড টেট্রাহেড্রন কাঠামোর পরিকল্পিত চিত্র

উদাহরণস্বরূপ, Si পরমাণুগুলি ব্যাস বড়, একটি আপেলের সমতুল্য, এবং সি পরমাণুগুলি ব্যাসে ছোট, একটি কমলার সমতুল্য, এবং সমান সংখ্যক কমলা এবং আপেল একটি SiC স্ফটিক গঠনের জন্য একত্রিত হয়।

SiC হল একটি বাইনারি যৌগ, যাতে Si-Si বন্ধনের পরমাণুর ব্যবধান 3.89 A, এই ব্যবধানটি কীভাবে বুঝবেন? বর্তমানে, বাজারে থাকা সবচেয়ে চমৎকার লিথোগ্রাফি মেশিনটির লিথোগ্রাফির নির্ভুলতা 3nm, যা 30A দূরত্ব, এবং লিথোগ্রাফির নির্ভুলতা পারমাণবিক দূরত্বের 8 গুণ।

Si-Si বন্ড শক্তি হল 310 kJ/mol, তাই আপনি বুঝতে পারবেন যে বন্ধন শক্তি হল সেই বল যা এই দুটি পরমাণুকে আলাদা করে টেনে আনে, এবং বন্ধনের শক্তি যত বেশি হবে, আপনাকে আলাদা করতে প্রয়োজন হবে।

সিলিকন কার্বাইড টেট্রাহেড্রন কাঠামোর পরিকল্পিত চিত্র

আমরা জানি যে প্রতিটি পদার্থ পরমাণু দ্বারা গঠিত, এবং একটি স্ফটিকের গঠন পরমাণুর একটি নিয়মিত বিন্যাস, যা একটি দীর্ঘ-পরিসীমা ক্রম বলা হয়, নিচের মত। ক্ষুদ্রতম স্ফটিক এককটিকে একটি কোষ বলা হয়, যদি কোষটি একটি ঘন কাঠামো হয় তবে এটিকে একটি ক্লোজ-প্যাকড কিউবিক বলা হয় এবং কোষটি একটি ষড়ভুজাকার কাঠামো, এটিকে একটি ক্লোজ-প্যাকড হেক্সাগোনাল বলা হয়।

সাধারণ SiC স্ফটিক প্রকারের মধ্যে রয়েছে 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, 15R-SiC, ইত্যাদি। c অক্ষের দিকে তাদের স্ট্যাকিং ক্রম চিত্রে দেখানো হয়েছে।

তাদের মধ্যে, 4H-SiC এর মৌলিক স্ট্যাকিং ক্রম হল ABCB... ; 6H-SiC এর মৌলিক স্ট্যাকিং ক্রম হল ABCACB... ; 15R-SiC এর মৌলিক স্ট্যাকিং ক্রম হল ABCACBCABACABCB... ।

এটি একটি ঘর নির্মাণের জন্য একটি ইট হিসাবে দেখা যেতে পারে, কিছু বাড়ির ইটের সেগুলি স্থাপনের তিনটি উপায় রয়েছে, কিছুতে স্থাপন করার চারটি উপায় রয়েছে, কারও কাছে ছয়টি উপায় রয়েছে।
এই সাধারণ SiC স্ফটিক প্রকারের মৌলিক সেল পরামিতিগুলি টেবিলে দেখানো হয়েছে:

ক, খ, গ এবং কোণ বলতে কী বোঝায়? একটি SiC সেমিকন্ডাক্টরের ক্ষুদ্রতম একক কোষের গঠন নিম্নরূপ বর্ণনা করা হয়েছে:

একই কক্ষের ক্ষেত্রে, স্ফটিক গঠনও ভিন্ন হবে, এই যেমন আমরা লটারি কিনি, বিজয়ী নম্বর হল 1, 2, 3, আপনি 1, 2, 3 তিনটি নম্বর কিনেছেন, কিন্তু যদি সংখ্যাটি সাজানো হয় ভিন্নভাবে, বিজয়ী পরিমাণ ভিন্ন, তাই একই ক্রিস্টালের সংখ্যা এবং ক্রমকে একই স্ফটিক বলা যেতে পারে।
নিম্নলিখিত চিত্র দুটি সাধারণ স্ট্যাকিং মোড দেখায়, শুধুমাত্র উপরের পরমাণুর স্ট্যাকিং মোডে পার্থক্য, স্ফটিক গঠন ভিন্ন।

SiC দ্বারা গঠিত স্ফটিক কাঠামো দৃঢ়ভাবে তাপমাত্রার সাথে সম্পর্কিত। 1900 ~ 2000 ℃ উচ্চ তাপমাত্রার ক্রিয়াকলাপের অধীনে, 3C-SiC ধীরে ধীরে হেক্সাগোনাল SiC পলিফর্মে রূপান্তরিত হবে যেমন 6H-SiC দুর্বল কাঠামোগত স্থিতিশীলতার কারণে। এটি অবিকল কারণ SiC পলিমর্ফ গঠনের সম্ভাবনা এবং তাপমাত্রা এবং 3C-SiC এর অস্থিরতার মধ্যে শক্তিশালী পারস্পরিক সম্পর্কের কারণে, 3C-SiC বৃদ্ধির হার উন্নত করা কঠিন, এবং প্রস্তুতি কঠিন। 4H-SiC এবং 6H-SiC-এর ষড়ভুজ ব্যবস্থা সবচেয়ে সাধারণ এবং প্রস্তুত করা সহজ, এবং তাদের নিজস্ব বৈশিষ্ট্যের কারণে ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়।

SiC ক্রিস্টালে SI-C বন্ডের বন্ডের দৈর্ঘ্য মাত্র 1.89A, কিন্তু বাঁধাই শক্তি 4.53eV এর মতো বেশি। অতএব, বন্ধন অবস্থা এবং অ্যান্টি-বন্ডিং অবস্থার মধ্যে শক্তি স্তরের ব্যবধান অনেক বড়, এবং একটি বিস্তৃত ব্যান্ড গ্যাপ তৈরি হতে পারে, যা Si এবং GaAs এর কয়েকগুণ। উচ্চ ব্যান্ড গ্যাপ প্রস্থ মানে উচ্চ-তাপমাত্রার স্ফটিক কাঠামো স্থিতিশীল। সংশ্লিষ্ট পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স উচ্চ তাপমাত্রা এবং সরলীকৃত তাপ অপচয় কাঠামোতে স্থিতিশীল অপারেশনের বৈশিষ্ট্যগুলি উপলব্ধি করতে পারে।

Si-C বন্ডের আঁটসাঁট বাঁধনের ফলে জালির উচ্চ কম্পন ফ্রিকোয়েন্সি থাকে, অর্থাৎ একটি উচ্চ শক্তির ফোনন, যার মানে হল যে SiC স্ফটিকের উচ্চ স্যাচুরেটেড ইলেক্ট্রন গতিশীলতা এবং তাপ পরিবাহিতা রয়েছে এবং সংশ্লিষ্ট শক্তি ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলির একটি উচ্চ শক্তি আছে। উচ্চতর সুইচিং গতি এবং নির্ভরযোগ্যতা, যা ডিভাইসের অতিরিক্ত তাপমাত্রা ব্যর্থতার ঝুঁকি হ্রাস করে। উপরন্তু, SiC-এর উচ্চতর ব্রেকডাউন ক্ষেত্র শক্তি এটিকে উচ্চতর ডোপিং ঘনত্ব অর্জন করতে এবং কম অন-প্রতিরোধ করতে দেয়।

দ্বিতীয়ত, SiC স্ফটিক বিকাশের ইতিহাস

1905 সালে, ডঃ হেনরি মোইসান গর্তের মধ্যে একটি প্রাকৃতিক SiC স্ফটিক আবিষ্কার করেন, যা তিনি একটি হীরার মতো দেখতে পান এবং এটিকে মোসান হীরা নামকরণ করেন।

প্রকৃতপক্ষে, 1885 সালের প্রথম দিকে, অ্যাচেসন সিলিকার সাথে কোক মিশ্রিত করে এবং বৈদ্যুতিক চুল্লিতে গরম করে SiC প্রাপ্ত করেছিলেন। সেই সময়ে, লোকেরা এটিকে হীরার মিশ্রণ হিসাবে ভুল করেছিল এবং এটিকে এমেরি বলেছিল।

1892 সালে, অ্যাচেসন সংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার উন্নতি করেন, তিনি কোয়ার্টজ বালি, কোক, অল্প পরিমাণে কাঠের চিপস এবং NaCl মিশ্রিত করেন এবং এটিকে একটি বৈদ্যুতিক আর্ক ফার্নেসের মধ্যে 2700℃ পর্যন্ত উত্তপ্ত করেন এবং সফলভাবে আঁশযুক্ত SiC স্ফটিক অর্জন করেন। SiC স্ফটিক সংশ্লেষণের এই পদ্ধতিটি Acheson পদ্ধতি হিসাবে পরিচিত এবং এখনও শিল্পে SiC ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম প্রধান ধারার পদ্ধতি। সিন্থেটিক কাঁচামালের কম বিশুদ্ধতা এবং রুক্ষ সংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার কারণে, আচেসন পদ্ধতিটি আরও SiC অমেধ্য, দুর্বল স্ফটিক অখণ্ডতা এবং ছোট স্ফটিক ব্যাস তৈরি করে, যা বড় আকারের, উচ্চ-বিশুদ্ধতা এবং উচ্চতার জন্য সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করা কঠিন। -গুণমানের স্ফটিক, এবং ইলেকট্রনিক ডিভাইস তৈরিতে ব্যবহার করা যাবে না।

ফিলিপস ল্যাবরেটরির লেলি 1955 সালে SiC একক স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য একটি নতুন পদ্ধতির প্রস্তাব করেন। এই পদ্ধতিতে, গ্রাফাইট ক্রুসিবলকে বৃদ্ধির পাত্র হিসাবে ব্যবহার করা হয়, SiC পাউডার ক্রিস্টালকে SiC ক্রিস্টাল বৃদ্ধির কাঁচামাল হিসাবে ব্যবহার করা হয় এবং ছিদ্রযুক্ত গ্রাফাইটকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য ব্যবহার করা হয়। ক্রমবর্ধমান কাঁচামাল কেন্দ্র থেকে একটি ফাঁপা এলাকা. ক্রমবর্ধমান হওয়ার সময়, গ্রাফাইট ক্রুসিবলকে Ar বা H2 এর বায়ুমন্ডলে 2500 ℃ এ উত্তপ্ত করা হয় এবং পেরিফেরাল SiC পাউডারটি sublimed এবং Si এবং C বাষ্প পর্যায়ের পদার্থে পচে যায় এবং SiC ক্রিস্টাল গ্যাসের পরে মধ্যবর্তী ফাঁপা অঞ্চলে জন্মায়। প্রবাহ ছিদ্রযুক্ত গ্রাফাইটের মাধ্যমে প্রেরণ করা হয়।

তৃতীয়, SiC স্ফটিক বৃদ্ধি প্রযুক্তি

SiC এর একক স্ফটিক বৃদ্ধি তার নিজস্ব বৈশিষ্ট্যের কারণে কঠিন। এটি মূলত এই কারণে যে বায়ুমণ্ডলীয় চাপে Si: C = 1:1 এর স্টোইচিওমেট্রিক অনুপাত সহ কোনও তরল পর্যায় নেই এবং এটি সেমিকন্ডাক্টরের বর্তমান মূলধারার বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার দ্বারা ব্যবহৃত আরও পরিপক্ক বৃদ্ধি পদ্ধতি দ্বারা বৃদ্ধি করা যায় না। শিল্প - cZ পদ্ধতি, পতনশীল ক্রুসিবল পদ্ধতি এবং অন্যান্য পদ্ধতি। তাত্ত্বিক গণনা অনুসারে, শুধুমাত্র যখন চাপ 10E5atm-এর বেশি হয় এবং তাপমাত্রা 3200℃-এর বেশি হয়, তখন Si: C = 1:1 সমাধানের stoichiometric অনুপাত পাওয়া যাবে। এই সমস্যাটি কাটিয়ে উঠতে, বিজ্ঞানীরা উচ্চ স্ফটিক গুণমান, বড় আকারের এবং সস্তা SiC স্ফটিক প্রাপ্ত করার জন্য বিভিন্ন পদ্ধতি প্রস্তাব করার জন্য অবিরাম প্রচেষ্টা চালিয়েছেন। বর্তমানে, প্রধান পদ্ধতি হল PVT পদ্ধতি, তরল ফেজ পদ্ধতি এবং উচ্চ তাপমাত্রার বাষ্প রাসায়নিক জমা পদ্ধতি।

পোস্টের সময়: জানুয়ারি-24-2024

সিলিকন কার্বাইডের গঠন এবং বৃদ্ধি প্রযুক্তি (Ⅰ)