तरल चरण एपिटैक्सी क्या है?

लिक्विड-फेज एपिटैक्सी (एलपीई) ठोस सब्सट्रेट पर पिघले हुए सेमीकंडक्टर क्रिस्टल परतों को विकसित करने की एक विधि है।

SiC के अद्वितीय गुण एकल क्रिस्टल विकसित करना चुनौतीपूर्ण बनाते हैं। अर्धचालक उद्योग में उपयोग की जाने वाली पारंपरिक विकास विधियाँ, जैसे सीधी खींचने की विधि और अवरोही क्रूसिबल विधि, वायुमंडलीय दबाव पर Si:C=1:1 तरल चरण की अनुपस्थिति के कारण लागू नहीं की जा सकती हैं। सैद्धांतिक गणना के अनुसार, विकास प्रक्रिया के लिए समाधान में Si:C=1:1 का स्टोइकोमेट्रिक अनुपात प्राप्त करने के लिए 105 एटीएम से अधिक दबाव और 3200°C से अधिक तापमान की आवश्यकता होती है।

तरल चरण विधि थर्मोडायनामिक संतुलन स्थितियों के करीब है और बेहतर गुणवत्ता के साथ SiC क्रिस्टल विकसित करने में सक्षम है।

क्रूसिबल दीवार के पास तापमान अधिक होता है और बीज क्रिस्टल पर कम होता है। विकास प्रक्रिया के दौरान, ग्रेफाइट क्रूसिबल क्रिस्टल विकास के लिए सी स्रोत प्रदान करता है।

1. क्रूसिबल दीवार पर उच्च तापमान के परिणामस्वरूप सी की उच्च घुलनशीलता होती है, जिससे तेजी से विघटन होता है। इससे महत्वपूर्ण C विघटन के माध्यम से क्रूसिबल दीवार पर C संतृप्त घोल का निर्माण होता है।

2. विघटित C की पर्याप्त मात्रा वाला घोल सहायक घोल की संवहन धाराओं द्वारा बीज क्रिस्टल के तल की ओर ले जाया जाता है। बीज क्रिस्टल का निचला तापमान C घुलनशीलता में कमी से मेल खाता है, जिससे कम तापमान वाले सिरे पर C-संतृप्त घोल बनता है।

3. जब सुपरसैचुरेटेड C सहायक घोल में Si के साथ जुड़ता है, तो SiC क्रिस्टल बीज क्रिस्टल पर एपिटैक्सियल रूप से बढ़ते हैं। जैसे ही सुपरसैचुरेटेड सी अवक्षेपित होता है, संवहन के साथ समाधान क्रूसिबल दीवार के उच्च तापमान वाले छोर पर लौट आता है, सी को भंग कर देता है और एक संतृप्त समाधान बनाता है।

यह प्रक्रिया कई बार दोहराई जाती है, जिससे अंततः तैयार SiC क्रिस्टल का विकास होता है।