Метод сублимационного сэндвича
Метод сублимационного сэндвича, также известный как процесс или техника сублимационного сэндвича, представляет собой одну из разновидностей физического осаждения из паровой фазы. Этот метод активно используется для выращивания искусственных кристаллов, таких как карбид кремния, хотя он также подходит для создания других кристаллов, например, нитрида галлия. В этой статье мы подробно разберем, как работает этот метод, его преимущества, ограничения и области применения.
Что такое метод сублимационного сэндвича?
Метод сублимационного сэндвича основан на процессе нагревания исходного материала до очень высоких температур, что приводит к его испарению. Пар затем осаждается на поверхности кристалла, формируя новый слой. Этот процесс происходит в специальной среде, где температура может достигать от 1600 °C до 2100 °C. Важно отметить, что условия окружающей среды, такие как давление и состав газовой фазы, могут значительно влиять на качество и свойства получаемых кристаллов.
Одним из ключевых параметров этого метода является расстояние между источником пара и кристаллом. Оно поддерживается на очень низком уровне, обычно от 0,02 мм до 0,03 мм. Такое близкое расстояние позволяет достичь высокой скорости роста кристаллов, что делает метод особенно эффективным для создания эпитаксиальных пленок с однородными политипными структурами. Однако выращивание крупных кристаллов (булей) с помощью этого метода остается сложной задачей, и он чаще используется для производства образцов толщиной до 500 мкм.
Как работает процесс?
Процесс начинается с нагревания исходного материала до температуры, при которой он переходит в газообразное состояние. Пар затем перемещается к поверхности кристалла, где происходит его осаждение. В этот момент важно контролировать несколько параметров:
1. Температурный градиент
Разница температур между источником пара и кристаллом должна быть минимальной, обычно в пределах 0,5-10 °C. Это позволяет избежать неравномерного роста кристаллов.
2. Расстояние между источником и подложкой
Как уже упоминалось, оно должно быть очень маленьким, чтобы обеспечить высокую скорость роста.
3. Наличие тантала
Тантал используется для сбора избыточного углерода, который может образовываться в процессе. Это помогает поддерживать чистоту кристаллов.
Преимущества метода сублимационного сэндвича
1. Высокая скорость роста кристаллов: Благодаря близкому расстоянию между источником пара и кристаллом, метод позволяет быстро выращивать кристаллы.
2. Однородность структуры: Метод идеально подходит для создания эпитаксиальных пленок с однородными политипными структурами.
3. Контролируемые условия: Возможность точного контроля температуры, давления и других параметров делает процесс более предсказуемым и управляемым.
