El carburo de silicio (SiC) es crucial para el crecimiento del grafeno como material de sustrato para el grafeno epitaxial. PAM-XIAMEN puede ofrecer sustrato de SiC para el crecimiento de grafeno, especificación comohttps://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html.

El grafeno cultivado en diferentes planos cristalinos de SiC tiene diferentes propiedades electrónicas. Por lo tanto, seleccionar sustratos de SiC con diferentes planos cristalinos para cultivar grafeno puede lograr la regulación de las propiedades eléctricas del grafeno. La rugosidad de la superficie del sustrato es uno de los factores clave para el crecimiento epitaxial de grafeno de ultra alta calidad en sustratos de SiC, lo que requiere que la superficie alcance una planitud a nivel atómico. Sin embargo, debido a la alta dureza y la buena estabilidad química del SiC, resulta difícil procesarlo. Para ello, los investigadores han propuesto un método eficaz y universal para lograr la planitud a nivel atómico de las superficies de SiC en cualquier plano cristalino mediante un tratamiento sistemático de esmerilado, pulido mecánico y pulido químico mecánico (CMP). Esto sienta una base sólida para el crecimiento del grafeno con diferentes propiedades eléctricas y el procesamiento de dispositivos semiconductores en el futuro.

Due to the different atomic arrangement structures of SiC crystal faces, the process parameters were adjusted and optimized for different crystal faces during grinding and polishing, achieving atomic level flatness for all crystal faces. The crystal orientation of SiC determines the material removal rate (MRR) and the final surface quality after polishing. By analyzing and exploring the MRR mechanism of Si and C planes, and polishing the (1-105) plane with certain parameters based on this mechanism, the surface roughness of the (1-105) crystal plane is reduced to below 0.06 nm. In addition, this work has conducted in-depth discussions and analysis on the influencing factors and principles during the grinding and polishing processes of different crystal faces. The experimental results indicate that different crystal faces have different MRR during grinding, mechanical polishing, and CMP processes. For the grinding and mechanical polishing processes, the main determining factor of MRR is the material hardness, so the MRR of crystal planes with different hardness is also different, namely: C plane>Si plane>(1-105) plane. For the CMP process, MRR and final surface quality are mainly affected by the chemical reaction rate between silicon atoms and suspension, the fiber texture and material of polishing cloth, suspension particle size and flow rate, and polishing time. Compared with the Si surface, the (1-105) surface has higher chemical activity due to the presence of more dangling bonds, resulting in a MRR of nearly 18 times faster than the Si surface.

Fig. 1 Imagen AFM de la superficie de Si después de 9 horas (a, b) de suspensión de sílice CMP

Fig. 2 Imágenes AFM de N superficies (1-105) después de (a) 25 minutos y (b) 30 minutos de suspensión de sílice CMP

En resumen, basándose en las diferencias en las propiedades físicas y químicas de los diferentes planos cristalinos de SiC, es posible lograr la rugosidad del sustrato requerida para el crecimiento de grafeno de alta calidad en cualquier plano cristalino ajustando los parámetros del proceso. Este resultado proporcionará una buena base de investigación y ampliará las perspectivas de aplicación del carburo de silicio para la próxima generación de semiconductores de banda ancha y dispositivos electrónicos basados ​​en grafeno epitaxial.

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