Apakah epitaksi fasa cecair?

Epitaksi fasa cecair (LPE) ialah kaedah untuk menumbuhkan lapisan kristal semikonduktor daripada leburan pada substrat pepejal.

Sifat unik SiC menjadikannya mencabar untuk mengembangkan kristal tunggal. Kaedah pertumbuhan konvensional yang digunakan dalam industri semikonduktor, seperti kaedah tarik lurus dan kaedah pijar menurun, tidak boleh digunakan kerana ketiadaan fasa cecair Si:C=1:1 pada tekanan atmosfera. Proses pertumbuhan memerlukan tekanan lebih besar daripada 105 atm dan suhu lebih tinggi daripada 3200°C untuk mencapai nisbah stoikiometri Si:C=1:1 dalam larutan, mengikut pengiraan teori.

Kaedah fasa cecair lebih hampir kepada keadaan keseimbangan termodinamik dan mampu menumbuhkan kristal SiC dengan kualiti yang lebih baik.

Suhu lebih tinggi berhampiran dinding pijar dan lebih rendah pada kristal benih. Semasa proses pertumbuhan, mangkuk grafit menyediakan sumber C untuk pertumbuhan kristal.

1. Suhu tinggi pada dinding pijar mengakibatkan keterlarutan C yang tinggi, membawa kepada pembubaran cepat. Ini membawa kepada pembentukan larutan tepu C pada dinding pijar melalui pelarutan C yang ketara.

2. Larutan dengan sejumlah besar C terlarut diangkut ke bahagian bawah hablur benih oleh arus perolakan larutan tambahan. Suhu kristal benih yang lebih rendah sepadan dengan penurunan keterlarutan C, yang membawa kepada pembentukan larutan tepu C pada hujung suhu rendah.

3. Apabila C super tepu bergabung dengan Si dalam larutan tambahan, hablur SiC tumbuh secara epitaksi pada hablur benih. Apabila C super tepu memendakan, larutan dengan perolakan kembali ke hujung suhu tinggi dinding pijar, melarutkan C dan membentuk larutan tepu.

Proses ini berulang beberapa kali, akhirnya membawa kepada pertumbuhan kristal SiC siap.