સબલિમેશન પદ્ધતિ દ્વારા CVD-SiC બલ્ક સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરીને SiC સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સની ઝડપી વૃદ્ધિ

SiC સિંગલ ક્રિસ્ટલનો ઉપયોગ કરીને ઝડપી વૃદ્ધિCVD-SiC બલ્કસબલાઈમેશન પદ્ધતિ દ્વારા સ્ત્રોત
રિસાયકલ ઉપયોગ કરીનેCVD-SiC બ્લોક્સSiC સ્ત્રોત તરીકે, SiC સ્ફટિકો PVT પદ્ધતિ દ્વારા 1.46 mm/h ના દરે સફળતાપૂર્વક ઉગાડવામાં આવ્યા હતા. ઉગાડવામાં આવેલા ક્રિસ્ટલની માઇક્રોપાઇપ અને ડિસલોકેશન ડેન્સિટી સૂચવે છે કે ઉચ્ચ વૃદ્ધિ દર હોવા છતાં, ક્રિસ્ટલની ગુણવત્તા ઉત્તમ છે.

સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC)ઉચ્ચ વોલ્ટેજ, ઉચ્ચ શક્તિ અને ઉચ્ચ આવર્તનમાં એપ્લિકેશન માટે ઉત્તમ ગુણધર્મો સાથે વિશાળ-બેન્ડગેપ સેમિકન્ડક્ટર છે. તાજેતરના વર્ષોમાં તેની માંગ ઝડપથી વધી છે, ખાસ કરીને પાવર સેમિકન્ડક્ટર ક્ષેત્રમાં. પાવર સેમિકન્ડક્ટર એપ્લિકેશન્સ માટે, SiC સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સને 2100-2500°C પર ઉચ્ચ-શુદ્ધતાના SiC સ્ત્રોતને સબલિમેટ કરીને ઉગાડવામાં આવે છે, પછી ભૌતિક વરાળ પરિવહન (PVT) પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને બીજ ક્રિસ્ટલ પર પુનઃપ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે, ત્યારબાદ વેફર પર સિંગલ ક્રિસ્ટલ સબસ્ટ્રેટ મેળવવા માટે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. . પરંપરાગત રીતે,SiC સ્ફટિકોસ્ફટિકતાને નિયંત્રિત કરવા માટે 0.3 થી 0.8 mm/h ના વૃદ્ધિ દરે PVT પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ઉગાડવામાં આવે છે, જે સેમિકન્ડક્ટર એપ્લિકેશન્સમાં ઉપયોગમાં લેવાતા અન્ય સિંગલ ક્રિસ્ટલ સામગ્રીની તુલનામાં પ્રમાણમાં ધીમી છે. જ્યારે PVT પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને SiC સ્ફટિકો ઊંચા વૃદ્ધિ દરે ઉગાડવામાં આવે છે, ત્યારે કાર્બનનો સમાવેશ, ઘટાડેલી શુદ્ધતા, પોલીક્રિસ્ટલાઇન વૃદ્ધિ, અનાજની સીમાનું નિર્માણ અને અવ્યવસ્થા અને છિદ્રાળુતા ખામી સહિત ગુણવત્તામાં ઘટાડો નકારી શકાયો નથી. તેથી, SiC ની ઝડપી વૃદ્ધિ વિકસાવવામાં આવી નથી, અને SiC નો ધીમો વિકાસ દર SiC સબસ્ટ્રેટ્સની ઉત્પાદકતામાં મુખ્ય અવરોધ છે.

બીજી બાજુ, SiC ની ઝડપી વૃદ્ધિ અંગેના તાજેતરના અહેવાલો PVT પદ્ધતિને બદલે ઉચ્ચ-તાપમાન રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન (HTCVD) પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરે છે. HTCVD પદ્ધતિ રિએક્ટરમાં SiC સ્ત્રોત તરીકે Si અને C ધરાવતી વરાળનો ઉપયોગ કરે છે. HTCVD નો ઉપયોગ હજુ સુધી SiC ના મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે કરવામાં આવ્યો નથી અને વ્યાપારીકરણ માટે વધુ સંશોધન અને વિકાસની જરૂર છે. રસપ્રદ વાત એ છે કે, ∼3 mm/hના ઊંચા વૃદ્ધિ દરે પણ, HTCVD પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને SiC સિંગલ ક્રિસ્ટલ સારી ક્રિસ્ટલ ગુણવત્તા સાથે ઉગાડી શકાય છે. દરમિયાન, SiC ઘટકોનો ઉપયોગ કઠોર વાતાવરણ હેઠળ સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાઓમાં કરવામાં આવ્યો છે જેને અત્યંત ઉચ્ચ શુદ્ધતા પ્રક્રિયા નિયંત્રણની જરૂર છે. સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયા એપ્લિકેશન્સ માટે, ∼99.9999% (∼6N) શુદ્ધતા SiC ઘટકો સામાન્ય રીતે મેથિલ્ટ્રીક્લોરોસિલેન (CH3Cl3Si, MTS) માંથી CVD પ્રક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે. જો કે, CVD-SiC ઘટકોની ઉચ્ચ શુદ્ધતા હોવા છતાં, તેઓ ઉપયોગ પછી કાઢી નાખવામાં આવ્યા છે. તાજેતરમાં, કાઢી નાખવામાં આવેલા CVD-SiC ઘટકોને ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ માટે SiC સ્ત્રોત તરીકે ગણવામાં આવે છે, જોકે ક્રશિંગ અને શુદ્ધિકરણ સહિતની કેટલીક પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયાઓ હજુ પણ ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ સ્ત્રોતની ઉચ્ચ માંગને પહોંચી વળવા માટે જરૂરી છે. આ અભ્યાસમાં, અમે SiC સ્ફટિકો ઉગાડવાના સ્ત્રોત તરીકે સામગ્રીને રિસાયકલ કરવા માટે કાઢી નાખેલા CVD-SiC બ્લોકનો ઉપયોગ કર્યો છે. સિંગલ ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ માટેના CVD-SiC બ્લોક્સ કદ-નિયંત્રિત કચડી બ્લોક્સ તરીકે તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા, જે સામાન્ય રીતે PVT પ્રક્રિયામાં ઉપયોગમાં લેવાતા વ્યાવસાયિક SiC પાવડરની તુલનામાં આકાર અને કદમાં નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે, તેથી SiC સિંગલ ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિનું વર્તન નોંધપાત્ર રીતે અપેક્ષિત હતું. અલગ SiC સિંગલ ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ પ્રયોગો હાથ ધરતા પહેલા, ઉચ્ચ વૃદ્ધિ દર હાંસલ કરવા માટે કમ્પ્યુટર સિમ્યુલેશન કરવામાં આવ્યા હતા, અને સિંગલ ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ માટે થર્મલ ઝોન તે મુજબ ગોઠવવામાં આવ્યા હતા. સ્ફટિકની વૃદ્ધિ પછી, ઉગાડવામાં આવેલા સ્ફટિકોનું ક્રોસ-સેક્શનલ ટોમોગ્રાફી, માઇક્રો-રામન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન અને સિંક્રોટ્રોન વ્હાઇટ બીમ એક્સ-રે ટોપોગ્રાફી દ્વારા મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું.
આકૃતિ 1 આ અભ્યાસમાં SiC સ્ફટિકોની PVT વૃદ્ધિ માટે ઉપયોગમાં લેવાતો CVD-SiC સ્ત્રોત બતાવે છે. પરિચયમાં વર્ણવ્યા મુજબ, CVD-SiC ઘટકો CVD પ્રક્રિયા દ્વારા MTS માંથી સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યા હતા અને યાંત્રિક પ્રક્રિયા દ્વારા સેમિકન્ડક્ટરના ઉપયોગ માટે આકાર આપવામાં આવ્યા હતા. સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયા એપ્લિકેશનો માટે વાહકતા પ્રાપ્ત કરવા માટે CVD પ્રક્રિયામાં N ડોપ કરવામાં આવ્યું હતું. સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાઓમાં ઉપયોગ કર્યા પછી, આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, સ્ફટિક વૃદ્ધિ માટે સ્ત્રોત તૈયાર કરવા માટે CVD-SiC ઘટકોને કચડી નાખવામાં આવ્યા હતા. CVD-SiC સ્ત્રોત ∼0.5 mm ની સરેરાશ જાડાઈ અને સરેરાશ કણોના કદ સાથે પ્લેટ તરીકે તૈયાર કરવામાં આવ્યો હતો. 49.75 મીમી.

આકૃતિ 1: MTS-આધારિત CVD પ્રક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરાયેલ CVD-SiC સ્ત્રોત.

આકૃતિ 1 માં બતાવેલ CVD-SiC સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરીને, ઇન્ડક્શન હીટિંગ ફર્નેસમાં PVT પદ્ધતિ દ્વારા SiC સ્ફટિકો ઉગાડવામાં આવ્યા હતા. થર્મલ ઝોનમાં તાપમાનના વિતરણનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, કોમર્શિયલ સિમ્યુલેશન કોડ VR-PVT 8.2 (STR, રિપબ્લિક ઓફ સર્બિયા) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. થર્મલ ઝોન સાથેનું રિએક્ટર તેના જાળીદાર મોડલ સાથે આકૃતિ 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે 2D અક્ષીય સપ્રમાણ મોડેલ તરીકે બનાવવામાં આવ્યું હતું. સિમ્યુલેશનમાં વપરાતી તમામ સામગ્રી આકૃતિ 2 માં દર્શાવવામાં આવી છે, અને તેમની મિલકતો કોષ્ટક 1 માં સૂચિબદ્ધ છે. સિમ્યુલેશન પરિણામોના આધારે, SiC સ્ફટિકો PVT પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને Ar વાતાવરણમાં 2250–2350 °C ની તાપમાન શ્રેણીમાં ઉગાડવામાં આવ્યા હતા. 4 કલાક માટે 35 ટોર. એક 4° બંધ-અક્ષ 4H-SiC વેફરનો SiC બીજ તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ઉગાડવામાં આવેલા સ્ફટિકોનું મૂલ્યાંકન માઇક્રો-રમન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (Witec, UHTS 300, જર્મની) અને ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન XRD (HRXRD, X'Pert-PROMED, ​​PANalytical, Netherlands) દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. ઉગાડવામાં આવેલા SiC સ્ફટિકોમાં અશુદ્ધતાની સાંદ્રતાનું મૂલ્યાંકન ડાયનેમિક સેકન્ડરી આયન માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી (SIMS, Cameca IMS-6f, ફ્રાન્સ) નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યું હતું. પોહાંગ પ્રકાશ સ્ત્રોત પર સિંક્રોટ્રોન વ્હાઇટ બીમ એક્સ-રે ટોપોગ્રાફીનો ઉપયોગ કરીને ઉગાડવામાં આવેલા સ્ફટિકોની ડિસલોકેશન ડેન્સિટીનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું.

આકૃતિ 2: ઇન્ડક્શન હીટિંગ ફર્નેસમાં PVT વૃદ્ધિનું થર્મલ ઝોન ડાયાગ્રામ અને મેશ મોડલ.

HTCVD અને PVT પદ્ધતિઓ ગ્રોથ ફ્રન્ટ પર ગેસ-સોલિડ તબક્કા સંતુલન હેઠળ સ્ફટિકો ઉગાડે છે, HTCVD પદ્ધતિ દ્વારા SiC ની સફળ ઝડપી વૃદ્ધિએ આ અભ્યાસમાં PVT પદ્ધતિ દ્વારા SiC ની ઝડપી વૃદ્ધિના પડકારને પ્રોત્સાહન આપ્યું. HTCVD પદ્ધતિ ગેસ સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરે છે જે સરળતાથી પ્રવાહ-નિયંત્રિત હોય છે, જ્યારે PVT પદ્ધતિ નક્કર સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરે છે જે પ્રવાહને સીધો નિયંત્રિત કરતું નથી. PVT પદ્ધતિમાં વૃદ્ધિના આગળના ભાગમાં પૂરા પાડવામાં આવેલ પ્રવાહ દરને તાપમાન વિતરણ નિયંત્રણ દ્વારા ઘન સ્ત્રોતના ઉત્કર્ષ દર દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાય છે, પરંતુ વ્યવહારિક વૃદ્ધિ પ્રણાલીઓમાં તાપમાનના વિતરણનું ચોક્કસ નિયંત્રણ પ્રાપ્ત કરવું સરળ નથી.
PVT રિએક્ટરમાં સ્ત્રોતનું તાપમાન વધારીને, SIC નો વિકાસ દર સ્ત્રોતના ઉત્કર્ષ દરને વધારીને વધારી શકાય છે. સ્થિર સ્ફટિક વૃદ્ધિ હાંસલ કરવા માટે, વૃદ્ધિના આગળના ભાગમાં તાપમાન નિયંત્રણ નિર્ણાયક છે. પોલીક્રિસ્ટલ્સ બનાવ્યા વિના વૃદ્ધિ દર વધારવા માટે, HTCVD પદ્ધતિ દ્વારા SiC વૃદ્ધિ દ્વારા દર્શાવ્યા પ્રમાણે, વૃદ્ધિના આગળના ભાગમાં ઉચ્ચ-તાપમાન ઢાળ પ્રાપ્ત કરવાની જરૂર છે. કેપના પાછળના ભાગમાં અપૂરતી ઊભી ઉષ્મા વહનને કારણે વૃદ્ધિની સપાટી પર થર્મલ રેડિયેશન દ્વારા વૃદ્ધિના આગળના ભાગમાં સંચિત ગરમીને દૂર કરવી જોઈએ, જે વધારાની સપાટીઓની રચના તરફ દોરી જાય છે, એટલે કે, પોલીક્રિસ્ટલાઇન વૃદ્ધિ.
PVT પદ્ધતિમાં સામૂહિક સ્થાનાંતરણ અને પુનઃસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ બંને HTCVD પદ્ધતિ જેવી જ છે, જોકે તેઓ SiC સ્ત્રોતમાં અલગ છે. આનો અર્થ એ છે કે જ્યારે SiC સ્ત્રોતનો સબ્લિમેશન દર પૂરતો ઊંચો હોય ત્યારે SiC ની ઝડપી વૃદ્ધિ પણ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. જો કે, PVT પદ્ધતિ દ્વારા ઉચ્ચ વૃદ્ધિની સ્થિતિમાં ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા SiC સિંગલ ક્રિસ્ટલ હાંસલ કરવા માટે ઘણા પડકારો છે. કોમર્શિયલ પાવડરમાં સામાન્ય રીતે નાના અને મોટા કણોનું મિશ્રણ હોય છે. સપાટીના ઉર્જા તફાવતોને લીધે, નાના કણોમાં પ્રમાણમાં ઊંચી અશુદ્ધતા સાંદ્રતા હોય છે અને મોટા કણોની પહેલાં ઉત્કૃષ્ટતા હોય છે, જે ક્રિસ્ટલના પ્રારંભિક વિકાસના તબક્કામાં ઉચ્ચ અશુદ્ધતા સાંદ્રતા તરફ દોરી જાય છે. વધુમાં, જેમ કે ઘન SiC ઊંચા તાપમાને C અને Si, SiC2 અને Si2C જેવી વરાળની પ્રજાતિઓમાં વિઘટિત થાય છે, જ્યારે PVT પદ્ધતિમાં SiC સ્ત્રોત સબલાઈમેટ થાય છે ત્યારે નક્કર C અનિવાર્યપણે રચાય છે. જો રચાયેલ નક્કર C નાનો અને પૂરતો પ્રકાશ હોય, તો ઝડપી વૃદ્ધિની સ્થિતિમાં, નાના C ​​કણો, જેને "C ડસ્ટ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે મજબૂત માસ ટ્રાન્સફર દ્વારા સ્ફટિક સપાટી પર પરિવહન કરી શકાય છે, પરિણામે ઉગાડવામાં આવેલા સ્ફટિકમાં સમાવેશ થાય છે. તેથી, ધાતુની અશુદ્ધિઓ અને C ધૂળને ઘટાડવા માટે, SiC સ્ત્રોતના કણોનું કદ સામાન્ય રીતે 200 μm કરતા ઓછા વ્યાસ સુધી નિયંત્રિત હોવું જોઈએ, અને ધીમા માસ ટ્રાન્સફર જાળવવા અને ફ્લોટિંગને બાકાત રાખવા માટે વૃદ્ધિ દર ∼0.4 mm/h થી વધુ ન હોવો જોઈએ. સી ધૂળ. ધાતુની અશુદ્ધિઓ અને C ધૂળ ઉગાડવામાં આવેલા SiC ક્રિસ્ટલ્સના અધોગતિ તરફ દોરી જાય છે, જે PVT પદ્ધતિ દ્વારા SiCની ઝડપી વૃદ્ધિ માટે મુખ્ય અવરોધો છે.
આ અભ્યાસમાં, નાના કણો વિના કચડી CVD-SiC સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જે મજબૂત માસ ટ્રાન્સફર હેઠળ તરતી C ધૂળને દૂર કરે છે. આમ, ઝડપી SiC વૃદ્ધિ હાંસલ કરવા માટે મલ્ટિફિઝિક્સ સિમ્યુલેશન-આધારિત PVT પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને થર્મલ ઝોન માળખું ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું હતું, અને સિમ્યુલેટેડ તાપમાન વિતરણ અને તાપમાન ઢાળ આકૃતિ 3a માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે.

આકૃતિ 3: (a) મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણ દ્વારા મેળવવામાં આવેલ PVT રિએક્ટરની વૃદ્ધિ આગળની નજીક તાપમાનનું વિતરણ અને તાપમાન ઢાળ, અને (b) અક્ષીય રેખા સાથે ઊભી તાપમાનનું વિતરણ.
1 °C/mm કરતા ઓછા તાપમાનના ઢાળ હેઠળ 0.3 થી 0.8 mm/h ના વૃદ્ધિ દરે SiC સ્ફટિકો ઉગાડવા માટે લાક્ષણિક થર્મલ ઝોન સેટિંગ્સની તુલનામાં, આ અભ્યાસમાં થર્મલ ઝોન સેટિંગ્સ ∼ નું પ્રમાણમાં મોટું તાપમાન ઢાળ ધરાવે છે. ∼2268 °C ના વૃદ્ધિ તાપમાને 3.8 °C/mm. આ અભ્યાસમાં તાપમાન ઢાળ મૂલ્ય HTCVD પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને 2.4 mm/h ના દરે SiC ની ઝડપી વૃદ્ધિ સાથે તુલનાત્મક છે, જ્યાં તાપમાન ઢાળ ∼ 14 °C/mm પર સેટ કરેલ છે. આકૃતિ 3b માં દર્શાવેલ વર્ટિકલ ઉષ્ણતામાન વિતરણમાંથી, અમે પુષ્ટિ કરી છે કે સાહિત્યમાં વર્ણવ્યા મુજબ, વિકાસના આગળના ભાગમાં પોલીક્રિસ્ટલ્સનું નિર્માણ કરી શકે તેવું કોઈ વિપરીત તાપમાન ઢાળ હાજર નથી.
PVT સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને, SiC સ્ફટિકો CVD-SiC સ્ત્રોતમાંથી 4 કલાક માટે ઉગાડવામાં આવ્યા હતા, જેમ કે આકૃતિ 2 અને 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે. ઉગાડવામાં આવેલા SiCમાંથી પ્રતિનિધિ SiC ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ આકૃતિ 4a માં બતાવવામાં આવી છે. આકૃતિ 4a માં બતાવેલ SiC ક્રિસ્ટલની જાડાઈ અને વૃદ્ધિ દર અનુક્રમે 5.84 mm અને 1.46 mm/h છે. આકૃતિ 4a માં દર્શાવેલ ઉગાડવામાં આવેલ SiC ક્રિસ્ટલની ગુણવત્તા, પોલીટાઈપ, મોર્ફોલોજી અને શુદ્ધતા પર SiC સ્ત્રોતની અસરની તપાસ કરવામાં આવી હતી, જેમ કે આકૃતિ 4b-e માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે. આકૃતિ 4b માં ક્રોસ-વિભાગીય ટોમોગ્રાફી ઇમેજ દર્શાવે છે કે સ્ફટિક વૃદ્ધિ સબઓપ્ટિમલ વૃદ્ધિની સ્થિતિને કારણે બહિર્મુખ આકારની હતી. જો કે, આકૃતિ 4c માં માઇક્રો-રમન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીએ ઉગાડેલા સ્ફટિકને 4H-SiC ના સિંગલ ફેઝ તરીકે કોઈપણ પોલિટાઇપ સમાવેશ વિના ઓળખી કાઢ્યું છે. એક્સ-રે રોકિંગ કર્વ વિશ્લેષણમાંથી મેળવેલ (0004) શિખરનું FWHM મૂલ્ય 18.9 આર્કસેકન્ડ હતું, જે સારી સ્ફટિક ગુણવત્તાની પુષ્ટિ પણ કરે છે.

આકૃતિ 4: (a) ઉગાડવામાં આવેલ SiC ક્રિસ્ટલ (1.46 mm/h નો વૃદ્ધિ દર) અને (b) ક્રોસ-વિભાગીય ટોમોગ્રાફી, (c) માઇક્રો-રમન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, (d) એક્સ-રે રોકિંગ કર્વ અને (ડી) સાથે તેના મૂલ્યાંકન પરિણામો e) એક્સ-રે ટોપોગ્રાફી.

આકૃતિ 4e ઉગાડેલા સ્ફટિકના પોલિશ્ડ વેફરમાં સ્ક્રેચ અને થ્રેડિંગ ડિસલોકેશનને ઓળખતી સફેદ બીમ એક્સ-રે ટોપોગ્રાફી દર્શાવે છે. ઉગાડવામાં આવેલા સ્ફટિકની ડિસલોકેશન ડેન્સિટી ∼3000 ea/cm² માપવામાં આવી હતી, જે બીજ ક્રિસ્ટલની ડિસલોકેશન ડેન્સિટી કરતા થોડી વધારે હતી, જે ∼2000 ea/cm² હતી. ઉગાડવામાં આવેલા સ્ફટિકમાં પ્રમાણમાં ઓછી અવ્યવસ્થાની ઘનતા હોવાની પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી, જે વ્યવસાયિક વેફરની ક્રિસ્ટલ ગુણવત્તા સાથે તુલનાત્મક છે. રસપ્રદ રીતે, મોટા તાપમાનના ઢાળ હેઠળ કચડી CVD-SiC સ્ત્રોત સાથે PVT પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને SiC સ્ફટિકોની ઝડપી વૃદ્ધિ હાંસલ કરવામાં આવી હતી. ઉગાડવામાં આવેલા સ્ફટિકમાં B, Al, અને N ની સાંદ્રતા અનુક્રમે 2.18 × 10¹⁶, 7.61 × 10¹⁵ અને 1.98 × 10¹⁹ અણુ/cm³ હતી. ઉગાડવામાં આવેલા સ્ફટિકમાં P ની સાંદ્રતા શોધ મર્યાદા (<1.0 × 10¹⁴ અણુ/cm³) કરતાં ઓછી હતી. ચાર્જ કેરિયર્સ માટે અશુદ્ધતાની સાંદ્રતા પૂરતી ઓછી હતી, સિવાય કે N, જે CVD પ્રક્રિયા દરમિયાન ઇરાદાપૂર્વક ડોપ કરવામાં આવી હતી.
જોકે આ અભ્યાસમાં ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ વ્યાપારી ઉત્પાદનોને ધ્યાનમાં રાખીને નાના પાયે હતી, PVT પદ્ધતિ દ્વારા CVD-SiC સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરીને સારી ક્રિસ્ટલ ગુણવત્તા સાથે ઝડપી SiC વૃદ્ધિનું સફળ પ્રદર્શન નોંધપાત્ર અસરો ધરાવે છે. CVD-SiC સ્ત્રોતો, તેમની ઉત્તમ ગુણધર્મો હોવા છતાં, કાઢી નાખવામાં આવેલી સામગ્રીને રિસાયક્લિંગ કરીને ખર્ચ-સ્પર્ધાત્મક હોવાથી, અમે આશા રાખીએ છીએ કે SiC પાવડર સ્ત્રોતોને બદલવા માટે આશાસ્પદ SiC સ્ત્રોત તરીકે તેમના વ્યાપક ઉપયોગની અપેક્ષા રાખીએ. SiC ની ઝડપી વૃદ્ધિ માટે CVD-SiC સ્ત્રોતો લાગુ કરવા માટે, PVT સિસ્ટમમાં તાપમાનના વિતરણને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવું જરૂરી છે, જે ભવિષ્યના સંશોધન માટે વધુ પ્રશ્નો ઉભા કરે છે.

નિષ્કર્ષ
આ અભ્યાસમાં, PVT પદ્ધતિ દ્વારા ઉચ્ચ-તાપમાન ઢાળની સ્થિતિમાં કચડી CVD-SiC બ્લોક્સનો ઉપયોગ કરીને ઝડપી SiC ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિનું સફળ પ્રદર્શન પ્રાપ્ત થયું હતું. રસપ્રદ રીતે, SiC સ્ફટિકોની ઝડપી વૃદ્ધિ PVT પદ્ધતિ સાથે SiC સ્ત્રોતને બદલીને અનુભવાઈ હતી. આ પદ્ધતિથી SiC સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સની મોટા પાયે ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર વધારો થવાની ધારણા છે, આખરે SiC સબસ્ટ્રેટ્સની એકમ કિંમતમાં ઘટાડો થશે અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન શક્તિ ઉપકરણોના વ્યાપક ઉપયોગને પ્રોત્સાહન મળશે.