5-2-2-1 Кристаллография SiC: важные политипы и определения

5-2-2-1 Кристаллография SiC: важные политипы и определения

Карбид кремния встречается во многих различных кристаллических структурах, называемых политипами. Более всеобъемлющий

введение в кристаллографию SiC и политипизм можно найти в ссылке 9. Несмотря на то, что

все политипы SiC химически состоят из 50% атомов углерода, ковалентно связанных с 50% атомами кремния,

каждый политип SiC имеет свой собственный набор электрических полупроводниковых свойств. Пока есть более

Известно 100 политипов SiC, лишь некоторые из них обычно выращиваются в воспроизводимой форме, приемлемой для использования.

как электронный полупроводник. Наиболее распространенные политипы SiC, разрабатываемые в настоящее время для

электроника — 3C-SiC, 4H-SiC и 6H-SiC. Атомно-кристаллическая структура двух наиболее распространенных

политипы показаны на схематическом разрезе на рис. 5.1. Как обсуждалось более подробно в

Ссылки 9 и 10, разные политипы SiC на самом деле состоят из разных последовательностей укладки.

двухслоев Si–C (также называемых двойными слоями Si–C), где каждый отдельный бислой Si–C обозначен пунктиром.

коробки на рисунке 5.1. Каждый атом внутри бислоя имеет три ковалентные химические связи с другими атомами в бислое.

один и тот же (свой) бислой и только одна связь с атомом соседнего бислоя. На рисунке 5.1а показано

бислой последовательности укладки политипа 4H-SiC, для которого требуется четыре бислоя Si-C для определения единицы

расстояние повторения ячеек вдоль направления укладки по оси c (обозначено индексами Миллера). Сходным образом,

политип 6H-SiC, показанный на рисунке 5.1b, повторяет последовательность укладки каждые шесть бислоев на протяжении всего

кристалл вдоль направления укладки.

направление, изображенное на рисунке 5.1, часто называют одним из

(вместе с) направления оси a.

SiC представляет собой полярный полупроводник поперек оси c, причем одна поверхность

Нормаль к оси c заканчивается атомами кремния, а противоположная нормальная поверхность оси c

оканчивается атомами углерода. Как показано на рисунке 5.1а, эти поверхности обычно называются

Поверхности «кремниевая грань» и «углеродная грань» соответственно. Атомы вдоль левого или правого края рисунка 5.1а.

будет находиться на поверхности кристалла «a-face»

плоскость, нормальная к направлению. 3C-SiC,

также называемый β-SiC, является единственной формой SiC со структурой кубической кристаллической решетки. Некубические политипы

SiC иногда неоднозначно называют α-SiC. 4H-SiC и 6H-SiC — лишь два из многих.

РИСУНОК 5.1. Схематическое изображение поперечного сечения атомной кристаллической структуры (a) 4H-SiC и (b) 6H-SiC, показывающее

важные кристаллографические направления и поверхности.

возможные политипы SiC с гексагональной кристаллической структурой. Аналогично, 15R-SiC является наиболее распространенным из

множество возможных политипов SiC с ромбоэдрической кристаллической структурой.