실리콘 카바이드(SiC)는 다양한 방법을 통해 합성되며, 각각 고유한 공정과 이점을 가지고 있습니다.
1. 고체 반응 방법
이 방법에서는 실리카 및 활성탄이 원료로 사용됩니다.
실리카는 알칼리 추출 및 졸-겔 방법을 사용하여 실리카 왕겨에서 얻습니다.
2. 승화 방법
이 방법은 SiC의 제어된 승화를 포함합니다.
에피택셜 그래핀은 전자빔 또는 저항 가열을 사용하여 SiC 기판을 열분해하여 얻을 수 있습니다.
이 공정은 오염을 최소화하기 위해 초고진공(UHV)에서 수행됩니다.
Si 탈착 후 SiC 웨이퍼 표면의 과도한 탄소는 육각형 격자를 형성하기 위해 재배열됩니다.
그러나 이 방법은 비용이 많이 들고 대량 생산을 위해서는 많은 양의 Si가 필요합니다.
3. 화학 기상 증착(CVD) 방법
CVD는 SiC 필름의 성장에 사용됩니다.
소스 가스의 선택은 기판의 열 안정성에 따라 달라집니다.
예를 들어, 실란(SiH4)은 300~500°C, 디클로로실란(SiCl2H2)은 약 900°C, 테트라에틸 오르토실리케이트(Si(OC2H5)4)는 650~750°C에서 증착됩니다.
이 과정을 통해 저온 산화물(LTO) 층이 형성됩니다.
그러나 실란은 다른 방법에 비해 품질이 낮은 산화물을 생성합니다.
CVD 산화물은 일반적으로 열 산화물보다 품질이 낮습니다.
4. SiC에서의 CVD 그래핀 성장
SiC 상에서 그래핀의 CVD 제조는 다양한 파라미터를 고려하여 그래핀 층의 품질에 영향을 미치는 새로운 기술입니다.
SiC 위 CVD 준비의 핵심 요소는 낮은 온도로 SiC 원자가 SiC 결정의 벌크로 확산되는 것을 방지하는 것입니다.
이로 인해 기판과 그래핀 단층 사이에 핀 포인트가 형성되어 원하는 독립형 그래핀이 생성됩니다.
이 기술은 CVD 그래핀의 대규모 제조에 적합합니다.
5. 다결정 금속의 CVD 그래핀
SiC는 다결정 금속에 CVD를 통해 그래핀을 성장시키는 데에도 사용할 수 있습니다.
이 방법은 SiC의 내마모성과 고온 강도 특성을 활용합니다.
반응 결합 SiC 방법은 SiC와 탄소의 혼합물로 만든 컴팩트에 액체 실리콘을 침투시켜 탄소와 반응하여 실리콘 카바이드를 형성하는 방식입니다.
소결 SiC 방식은 비산화물 소결 보조제와 함께 순수한 SiC 분말을 고온의 불활성 분위기에서 소결하여 생산합니다.
위는 SiC에 사용되는 합성 방법 중 일부이며, 각 방법에는 장점과 한계가 있습니다.
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