1. ভূমিকা
কয়েক দশক ধরে গবেষণা সত্ত্বেও, সিলিকন সাবস্ট্রেটে জন্মানো হেটেরোপিট্যাক্সিয়াল 3C-SiC এখনও শিল্প ইলেকট্রনিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য পর্যাপ্ত স্ফটিক গুণমান অর্জন করতে পারেনি। বৃদ্ধি সাধারণত Si(100) বা Si(111) সাবস্ট্রেটে সঞ্চালিত হয়, প্রতিটিতে স্বতন্ত্র চ্যালেঞ্জ থাকে: (100) এর জন্য অ্যান্টি-ফেজ ডোমেন এবং (111) এর জন্য ক্র্যাক করা। [111]-ভিত্তিক ফিল্মগুলি হ্রাসকৃত ত্রুটি ঘনত্ব, উন্নত পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা এবং নিম্ন চাপের মতো প্রতিশ্রুতিশীল বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে, তবে (110) এবং (211) এর মতো বিকল্প ওরিয়েন্টেশনগুলি এখনও অধ্যাদেশিত। বিদ্যমান তথ্য থেকে জানা যায় যে সর্বোত্তম বৃদ্ধির অবস্থা ওরিয়েন্টেশন-নির্দিষ্ট হতে পারে, যা পদ্ধতিগত তদন্তকে জটিল করে তোলে। উল্লেখযোগ্যভাবে, 3C-SiC হেটেরোপিট্যাক্সির জন্য উচ্চ-মিলার-সূচক Si সাবস্ট্রেটের (যেমন, (311), (510)) ব্যবহার কখনও রিপোর্ট করা হয়নি, যার ফলে ওরিয়েন্টেশন-নির্ভর বৃদ্ধি প্রক্রিয়াগুলির উপর অনুসন্ধানমূলক গবেষণার জন্য উল্লেখযোগ্য জায়গা রয়েছে।
2. পরীক্ষামূলক
3C-SiC স্তরগুলি SiH4/C3H8/H2 পূর্ববর্তী গ্যাস ব্যবহার করে বায়ুমণ্ডলীয়-চাপ রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD) এর মাধ্যমে জমা করা হয়েছিল। সাবস্ট্রেটগুলি ছিল 1 cm² Si ওয়েফার যার বিভিন্ন অভিমুখ ছিল: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553), এবং (995)। (100) ব্যতীত সমস্ত সাবস্ট্রেট অক্ষের উপর ছিল, যেখানে 2° অফ-কাট ওয়েফার অতিরিক্ত পরীক্ষা করা হয়েছিল। প্রাক-বৃদ্ধি পরিষ্কারের জন্য মিথানলে আল্ট্রাসোনিক ডিগ্রীজিং জড়িত ছিল। গ্রোথ প্রোটোকলটিতে ১০০০°C তাপমাত্রায় H2 অ্যানিলিংয়ের মাধ্যমে নেটিভ অক্সাইড অপসারণ অন্তর্ভুক্ত ছিল, তারপরে একটি আদর্শ দুই-পদক্ষেপ প্রক্রিয়া ছিল: ১২ sccm C3H8 সহ ১১৬৫°C তাপমাত্রায় ১০ মিনিটের জন্য কার্বুরাইজেশন, তারপর ১৩৫০°C (C/Si অনুপাত = ৪) এ ১.৫ sccm SiH4 এবং ২ sccm C3H8 ব্যবহার করে ৬০ মিনিটের জন্য এপিট্যাক্সি। প্রতিটি গ্রোথ রানে চার থেকে পাঁচটি ভিন্ন Si ওরিয়েন্টেশন অন্তর্ভুক্ত ছিল, কমপক্ষে একটি (১০০) রেফারেন্স ওয়েফার সহ।
৩. ফলাফল এবং আলোচনা
বিভিন্ন Si সাবস্ট্রেটে জন্মানো 3C-SiC স্তরের আকারবিদ্যা (চিত্র 1) স্বতন্ত্র পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য এবং রুক্ষতা দেখিয়েছে। দৃশ্যত, Si(100), (211), (311), (553), এবং (995) তে জন্মানো নমুনাগুলি আয়নার মতো দেখাচ্ছিল, অন্যগুলি দুধযুক্ত ((331), (510)) থেকে নিস্তেজ ((110), (111)) পর্যন্ত ছিল। মসৃণ পৃষ্ঠগুলি (সর্বোত্তম মাইক্রোস্ট্রাকচার দেখায়) (100)2° অফ এবং (995) সাবস্ট্রেটে পাওয়া গেছে। উল্লেখযোগ্যভাবে, শীতল হওয়ার পরে সমস্ত স্তর ফাটলমুক্ত ছিল, যার মধ্যে সাধারণত চাপ-প্রবণ 3C-SiC(111) অন্তর্ভুক্ত ছিল। সীমিত নমুনার আকার ফাটল প্রতিরোধ করতে পারে, যদিও কিছু নমুনায় 1000× ম্যাগনিফিকেশনে অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপির অধীনে নমন (কেন্দ্র থেকে প্রান্তে 30-60 μm বিচ্যুতি) সনাক্ত করা সম্ভব ছিল। Si(111), (211) এবং (553) স্তরগুলিতে জন্মানো উচ্চ বাঁকানো স্তরগুলি প্রসার্য স্ট্রেন নির্দেশ করে অবতল আকার প্রদর্শন করে, যার ফলে স্ফটিক সংক্রান্ত অভিযোজনের সাথে সম্পর্ক স্থাপনের জন্য আরও পরীক্ষামূলক এবং তাত্ত্বিক কাজের প্রয়োজন হয়।
চিত্র ১-এ বিভিন্ন অভিযোজন সহ Si সাবস্ট্রেটগুলিতে জন্মানো 3C-SC স্তরগুলির XRD এবং AFM (20×20 μ m2 এ স্ক্যানিং) ফলাফলের সারসংক্ষেপ দেওয়া হয়েছে।
পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপি (AFM) চিত্রগুলি (চিত্র 2) অপটিক্যাল পর্যবেক্ষণগুলিকে সমর্থন করে। রুট-গড়-বর্গক্ষেত্র (RMS) মানগুলি (100)2° অফ এবং (995) সাবস্ট্রেটগুলিতে মসৃণতম পৃষ্ঠতল নিশ্চিত করেছে, যার মধ্যে 400-800 nm পার্শ্বীয় মাত্রা সহ শস্যের মতো কাঠামো রয়েছে। (110)-বর্ধিত স্তরটি ছিল সবচেয়ে রুক্ষ, অন্যদিকে মাঝে মাঝে তীক্ষ্ণ সীমানা সহ দীর্ঘায়িত এবং/অথবা সমান্তরাল বৈশিষ্ট্যগুলি অন্যান্য ওরিয়েন্টেশনে ((331), (510) দেখা গেছে। এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন (XRD) θ-2θ স্ক্যান (সারণী 1 এ সংক্ষিপ্ত করা হয়েছে) নিম্ন-মিলার-সূচক সাবস্ট্রেটগুলির জন্য সফল হেটেরোএপিট্যাক্সি প্রকাশ করেছে, Si(110) ব্যতীত যা মিশ্র 3C-SiC(111) এবং (110) শিখর দেখিয়েছিল যা পলিক্রিস্টালিনটি নির্দেশ করে। এই ওরিয়েন্টেশন মিশ্রণটি পূর্বে Si(110)-এর জন্য রিপোর্ট করা হয়েছে, যদিও কিছু গবেষণায় এক্সক্লুসিভ (111)-ভিত্তিক 3C-SiC পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে, যা ইঙ্গিত দেয় যে বৃদ্ধির অবস্থা অপ্টিমাইজেশন অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। মিলার সূচক ≥5 ((510), (553), (995)) এর জন্য, স্ট্যান্ডার্ড θ-2θ কনফিগারেশনে কোনও XRD শিখর সনাক্ত করা যায়নি কারণ এই উচ্চ-সূচক সমতলগুলি এই জ্যামিতিতে অ-বিভাজনকারী। নিম্ন-সূচক 3C-SiC শিখরের অনুপস্থিতি (যেমন, (111), (200)) একক-স্ফটিক বৃদ্ধির ইঙ্গিত দেয়, নিম্ন-সূচক সমতল থেকে বিভাজন সনাক্ত করার জন্য নমুনা কাত করার প্রয়োজন হয়।
চিত্র ২-এ CFC স্ফটিক কাঠামোর মধ্যে সমতল কোণের গণনা দেখানো হয়েছে।
উচ্চ-সূচক এবং নিম্ন-সূচক সমতলের মধ্যে গণনা করা স্ফটিকের কোণগুলি (সারণী 2) বৃহৎ ভুল-অভিমুখিতা (>10°) দেখিয়েছে, যা স্ট্যান্ডার্ড θ-2θ স্ক্যানে তাদের অনুপস্থিতি ব্যাখ্যা করে। অতএব, অস্বাভাবিক দানাদার আকারবিদ্যা (সম্ভাব্য কলামার বৃদ্ধি বা যমজ হওয়ার কারণে) এবং কম রুক্ষতার কারণে (995)-ভিত্তিক নমুনার উপর মেরু চিত্র বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। Si সাবস্ট্রেট এবং 3C-SiC স্তর থেকে (111) মেরু চিত্রগুলি (চিত্র 3) প্রায় অভিন্ন ছিল, যা যমজ না হয়ে এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি নিশ্চিত করে। কেন্দ্রীয় স্থানটি χ≈15° এ উপস্থিত হয়েছিল, যা তাত্ত্বিক (111)-(995) কোণের সাথে মিলে যায়। তিনটি প্রতিসাম্য-সমতুল্য দাগ প্রত্যাশিত অবস্থানে দেখা দিয়েছে (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° এবং 33.6°), যদিও χ=62°/φ=93.3° এ একটি অপ্রত্যাশিত দুর্বল বিন্দু আরও তদন্তের প্রয়োজন। φ-স্ক্যানে স্পট প্রস্থের মাধ্যমে মূল্যায়ন করা স্ফটিকের গুণমান আশাব্যঞ্জক বলে মনে হচ্ছে, যদিও পরিমাপের জন্য দোলনা বক্ররেখা পরিমাপ প্রয়োজন। (510) এবং (553) নমুনার জন্য মেরু পরিসংখ্যানগুলি তাদের অনুমিত এপিট্যাক্সিয়াল প্রকৃতি নিশ্চিত করার জন্য সম্পূর্ণ করা এখনও বাকি।
চিত্র ৩-এ (995) ওরিয়েন্টেড নমুনায় রেকর্ড করা XRD পিক ডায়াগ্রাম দেখানো হয়েছে, যা Si সাবস্ট্রেট (a) এবং 3C-SiC স্তর (b) এর (111) প্লেনগুলি প্রদর্শন করে।
৪. উপসংহার
(110) ব্যতীত বেশিরভাগ Si ওরিয়েন্টেশনে হেটেরোপিট্যাক্সিয়াল 3C-SiC বৃদ্ধি সফল হয়েছে, যা পলিক্রিস্টালাইন উপাদান তৈরি করেছে। Si(100)2° অফ এবং (995) সাবস্ট্রেটগুলি সবচেয়ে মসৃণ স্তর তৈরি করেছে (RMS <1 nm), যেখানে (111), (211), এবং (553) উল্লেখযোগ্য নমন (30-60 μm) দেখিয়েছে। θ-2θ পিক অনুপস্থিত থাকার কারণে উচ্চ-সূচক সাবস্ট্রেটগুলির জন্য উন্নত XRD চরিত্রায়ন (যেমন, মেরু চিত্র) প্রয়োজন। চলমান কাজের মধ্যে রয়েছে এই অনুসন্ধানমূলক গবেষণাটি সম্পন্ন করার জন্য দোলনা বক্ররেখা পরিমাপ, রমন স্ট্রেস বিশ্লেষণ এবং অতিরিক্ত উচ্চ-সূচক ওরিয়েন্টেশনে সম্প্রসারণ।
একটি উল্লম্বভাবে সমন্বিত প্রস্তুতকারক হিসেবে, XKH সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটের একটি বিস্তৃত পোর্টফোলিও সহ পেশাদার কাস্টমাইজড প্রক্রিয়াকরণ পরিষেবা প্রদান করে, যা 4H/6H-N, 4H-সেমি, 4H/6H-P, এবং 3C-SiC সহ স্ট্যান্ডার্ড এবং বিশেষ ধরণের অফার করে, যা 2-ইঞ্চি থেকে 12-ইঞ্চি ব্যাসে উপলব্ধ। স্ফটিক বৃদ্ধি, নির্ভুলতা মেশিনিং এবং গুণমান নিশ্চিতকরণে আমাদের এন্ড-টু-এন্ড দক্ষতা পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স, RF এবং উদীয়মান অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত সমাধান নিশ্চিত করে।
পোস্টের সময়: আগস্ট-০৮-২০২৫