Il carburo di silicio (SiC) è fondamentale per la crescita del grafene come materiale di substrato per il grafene epitassiale. PAM-XIAMEN può offrire substrato SiC per la crescita del grafene, specifica comehttps://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html.

Il grafene cresciuto su diversi piani cristallini del SiC ha proprietà elettroniche diverse. Pertanto, selezionando substrati SiC con diversi piani cristallini per far crescere il grafene è possibile ottenere la regolazione delle proprietà elettriche del grafene. La ruvidità superficiale del substrato è uno dei fattori chiave per la crescita epitassiale del grafene di altissima qualità su substrati SiC, che richiede che la superficie raggiunga una planarità a livello atomico. Tuttavia, a causa dell’elevata durezza e della buona stabilità chimica del SiC, è difficile lavorarlo. A questo scopo, i ricercatori hanno proposto un metodo efficace e universale per ottenere una planarità a livello atomico delle superfici SiC su qualsiasi piano cristallino attraverso un trattamento sistematico di macinazione, lucidatura meccanica e lucidatura chimico-meccanica (CMP). Ciò pone una solida base per la crescita del grafene con diverse proprietà elettriche e per la futura lavorazione di dispositivi a semiconduttore.

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 Immagine AFM della superficie del Si dopo 9 ore (a, b) di sospensione di silice CMP

Fig. 2 Immagini AFM di superfici N (1-105) dopo (a) 25 minuti e (b) 30 minuti di sospensione di silice CMP

In sintesi, sulla base delle differenze nelle proprietà fisiche e chimiche dei diversi piani cristallini del SiC, è possibile ottenere la ruvidità del substrato richiesta per una crescita di grafene di alta qualità su qualsiasi piano cristallino regolando i parametri di processo. Questo risultato fornirà una buona base di ricerca e amplierà le prospettive di applicazione del carburo di silicio per la prossima generazione di semiconduttori con gap a banda larga e dispositivi elettronici basati sul grafene epitassiale.

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