5-2-2-1 Cristalografia de SiC: Politipos e definições importantes

O carboneto de silício ocorre em muitas estruturas cristalinas diferentes, chamadas politipos. Um mais abrangente

introdução à cristalografia e politipismo de SiC pode ser encontrada na Referência 9. Apesar do fato de que

todos os politipos de SiC consistem quimicamente em 50% de átomos de carbono ligados covalentemente com 50% de átomos de silício,

cada politipo de SiC tem seu próprio conjunto distinto de propriedades de semicondutores elétricos. Enquanto houver mais

100 politipos conhecidos de SiC, apenas alguns são comumente cultivados em uma forma reproduzível aceitável para uso

como um semicondutor eletrônico. Os politipos mais comuns de SiC atualmente sendo desenvolvidos para

os eletrônicos são 3C-SiC, 4H-SiC e 6H-SiC. A estrutura cristalina atômica das duas mais comuns

politipos é mostrado na seção transversal esquemática na Figura 5.1. Conforme discutido muito mais detalhadamente em

Referências 9 e 10, os diferentes politipos de SiC são na verdade compostos de diferentes sequências de empilhamento

de bicamadas de Si – C (também chamadas de camadas duplas de Si – C), onde cada bicamada única de Si – C é denotada pelo pontilhado

caixas na Figura 5.1. Cada átomo dentro de uma bicamada tem três ligações químicas covalentes com outros átomos em

a mesma (sua própria) bicamada e apenas uma ligação a um átomo em uma bicamada adjacente. A Figura 5.1a mostra o

bicamada da sequência de empilhamento do politipo 4H-SiC, que requer quatro bicamadas Si-C para definir a unidade

distância de repetição de célula ao longo da direção de empilhamento do eixo c (denotada pelos índices de Miller). De forma similar,

o politipo 6H-SiC ilustrado na Figura 5.1b repete sua sequência de empilhamento a cada seis bicamadas ao longo

o cristal ao longo da direção de empilhamento. O

direção representada na Figura 5.1 é muitas vezes referida como uma das

(junto com) as direções do eixo a.

SiC é um semicondutor polar através do eixo c, naquela superfície

normal ao eixo c é terminado com átomos de silício, enquanto a superfície oposta do eixo c normal

é terminado com átomos de carbono. Conforme mostrado na Figura 5.1a, essas superfícies são normalmente referidas como

Superfícies de “face de silício” e “face de carbono”, respectivamente. Átomos ao longo da borda esquerda ou direita da Figura 5.1a

residiria na superfície de cristal "a-face"

plano normal à direção. 3C-SiC,

também conhecido como β-SiC, é a única forma de SiC com uma estrutura de rede cristalina cúbica. Os politipos não-cúbicos de

SiC às vezes é ambiguamente referido como α-SiC. 4H-SiC e 6H-SiC são apenas dois de muitos.

FIGURA 5.1 Representações esquemáticas em corte transversal da estrutura de cristal atômico (a) 4H-SiC e (b) 6H-SiC, mostrando

direções e superfícies cristalográficas importantes.

possíveis politipos de SiC com estrutura de cristal hexagonal. Da mesma forma, 15R-SiC é o mais comum dos

muitos possíveis politipos de SiC com uma estrutura cristalina romboédrica.