Найден способ применить карбид кремния в полупроводниковых устройствах

amelok/Getty Images

Итальянские физики из Института микроэлектроники и микросистем вместе с коллегами из компании NOVASiC, занимающейся созданием полупроводниковых покрытий, выяснили детали механизмов, определяющих кинетику протяженных дефектов в карбиде кремния с кубической решеткой. Открытие позволит создавать из этого материала элементы, которые могут использоваться в полупроводниковых приборах. О своем исследовании ученые рассказали на страницах журнала Applied Physics Reviews.

Кремниевые пластины высокой чистоты (99% и выше) из монокристаллического материала можно получить с помощью сочетания методов роста из жидких сред, таких как вытягивание затравочного кристалла из расплава и эпитаксии — роста одного кристалла на поверхности другого. Загвоздка заключается в том, что первый процесс нельзя использовать для роста кристаллов карбида кремния (SiC) из-за отсутствия у него фазы расплава.

Авторы нового исследования изучали антифазные границы — дефекты кристаллической решетки, при которых вместо чередования атомов в структуре происходит их выстраивание вдоль одной прямой. Таким образом атомы разного сорта оказываются друг напротив друга, как будто готовы начать бой стенка на стенку. Антифазные границы, кроме всего прочего, являются источниками других протяженных дефектов во всей структуре кристалла. Поэтому для получения качественных и работоспособных материалов крайне важно избавиться от этих границ.

Чтобы сделать это в случае перспективного кубического карбида кремния (3C-SiC), команда исследователей разработала компьютерную программу, основанную на методе Монте-Карло. С помощью него авторы анализировали сверхрешетку, содержащую как идеальный кристалл SiC, так и все его дефекты. Это помогло пролить свет на различные механизмы взаимодействий между дефектами и их влияние на электронные свойства материала.

Создание широкополосных полупроводниковых приборов, например созданных с помощью SiC, имеет важное значение, поскольку они могут революционизировать всю сферу электроники. Эти устройства способны переключаться с большей скоростью, имеют низкие потери и более высокие критические значения напряжения. Авторы новой работы пришли к выводу, что низкая стоимость гетероэпитаксиального подхода к созданию 3C-SiC и масштабируемость этого процесса делают эту технологию чрезвычайно конкурентоспособной для применения в системах электрических и гибридных транспортных средств, системах кондиционирования воздуха, холодильниках и светодиодах.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.