ما هو الطور السائل؟

تنضيد الطور السائل (LPE) هو طريقة لتنمية طبقات بلورية شبه موصلة من الذوبان على ركائز صلبة.

الخصائص الفريدة لـ SiC تجعل من الصعب زراعة بلورات مفردة. لا يمكن تطبيق طرق النمو التقليدية المستخدمة في صناعة أشباه الموصلات، مثل طريقة السحب المستقيم وطريقة البوتقة الهابطة، بسبب عدم وجود طور سائل Si:C=1:1 عند الضغط الجوي. تتطلب عملية النمو ضغطًا أكبر من 105 ضغط جوي ودرجة حرارة أعلى من 3200 درجة مئوية لتحقيق نسبة متكافئة Si:C=1:1 في المحلول، وفقًا للحسابات النظرية.

تعتبر طريقة الطور السائل أقرب إلى ظروف التوازن الديناميكي الحراري وهي قادرة على تنمية بلورات SiC بجودة أفضل.

تكون درجة الحرارة أعلى بالقرب من جدار البوتقة وتنخفض عند بلورة البذور. أثناء عملية النمو، توفر بوتقة الجرافيت مصدر C لنمو البلورات.

1. تؤدي درجة الحرارة المرتفعة عند جدار البوتقة إلى قابلية ذوبان عالية لـ C، مما يؤدي إلى ذوبان سريع. يؤدي هذا إلى تكوين محلول مشبع بـ C عند جدار البوتقة من خلال ذوبان C بشكل كبير.

2. يتم نقل المحلول الذي يحتوي على كمية كبيرة من C المذاب نحو قاع بلورة البذور بواسطة تيارات الحمل الحراري للمحلول المساعد. تتوافق درجة الحرارة المنخفضة لبلورة البذور مع انخفاض قابلية ذوبان C، مما يؤدي إلى تكوين محلول مشبع بـ C في نهاية درجة الحرارة المنخفضة.

3. عندما يتحد C المفرط التشبع مع Si في المحلول المساعد، تنمو بلورات SiC بشكل فوقي على بلورة البذور. عندما يترسب C المفرط، يعود المحلول بالحمل الحراري إلى نهاية جدار البوتقة ذات درجة الحرارة العالية، مما يؤدي إلى إذابة C وتشكيل محلول مشبع.

تتكرر هذه العملية عدة مرات، مما يؤدي في النهاية إلى نمو بلورات SiC النهائية.