O SiC é um composto binário formado pelo elemento Si e pelo elemento C em proporção 1:1, ou seja, 50% de silício (Si) e 50% de carbono (C), e sua unidade estrutural básica é o tetraedro SI-C.
Por exemplo, os átomos de Si são grandes em diâmetro, equivalente a uma maçã, e os átomos de C são pequenos em diâmetro, equivalente a uma laranja,e um número igual de laranjas e maçãs são empilhados juntos para formar um cristal de SiC.
O SiC é um composto binário, no qual o intervalo entre os átomos da ligação Si-Si é de 3,89 A, como entender esse intervalo?Atualmente, a máquina de litografia mais excelente do mercado tem uma precisão de litografia de 3 nm, que é uma distância de 30A, e a precisão de litografia é 8 vezes a da distância atômica.
A energia da ligação Si-Si é de 310 kJ/mol, então você pode entender que a energia da ligação é a força que puxa esses dois átomos para longe, e quanto maior a energia da ligação,Quanto maior a força que você precisa para separar.
O espaçamento atômico da ligação Si-C é de 1,89 A e o tamanho da energia da ligação é de 447 kJ/mol.
Em comparação com os materiais semicondutores tradicionais à base de silício, pode-se observar pela energia de ligação que as propriedades químicas dos materiais semicondutores à base de silício são mais estáveis.
Pode-se ver que qualquer átomo de C está ligado aos quatro átomos de Si mais próximos, e vice-versa, qualquer átomo de Si está ligado aos quatro átomos de C mais próximos.
A estrutura cristalina de SiC também pode ser descrita pelo método de estrutura em camadas.formando uma camada compacta de átomos de C, enquanto os átomos de Si também ocupam seis locais de grade no mesmo plano e formam uma camada compacta de átomos de Si.
Cada C em uma camada compacta de átomos C está ligado ao Si mais próximo, e vice-versa.Todas as duas camadas adjacentes de átomos de C e Si formam uma camada diatômica de carbono-sílico.
O arranjo e a combinação dos cristais de SiC são muito ricos, e mais de 200 tipos de cristais de SiC foram descobertos.
Isto é semelhante ao Tetris, embora os blocos unitários mais pequenos sejam os mesmos, mas quando os blocos são colocados juntos, eles formam formas diferentes.
A estrutura espacial do SiC é um pouco mais complexa do que o Tetris, e sua menor unidade muda de um pequeno quadrado para um pequeno tetraedro, um tetraedro composto por átomos de C e Si.
A fim de distinguir as diferentes formas cristalinas de SiC, o método de Ramsdell é actualmente utilizado principalmente para a rotulagem.O método utiliza a combinação de letras e números para representar as diferentes formas cristalinas de SiC.
As letras são colocadas na parte de trás para indicar o tipo de célula do cristal.C significa cúbico (primeira letra do inglês cúbico), H significa hexagonal (primeira letra do inglês), R significa rombo (primeira letra do inglês rombo).Os números são colocados em primeiro lugar para representar o número de camadas da camada diatómica Si-C da unidade repetitiva básica.
Além do 2H-SiC e do 3C-SiC, outras formas cristalinas podem ser consideradas uma mistura de estrutura de esfarerita e wurtzita, isto é, estrutura hexagonal compacta.
O plano C refere-se à face cristalina (000-1) da bolacha de carburo de silício, ou seja, a superfície na qual o cristal é cortado ao longo da direção negativa do eixo C,e o átomo final da superfície é o átomo de carbono.
A superfície de silício refere-se à face cristalina (0001) da bolacha de carburo de silício, ou seja, a superfície na qual o cristal é cortado ao longo da direção positiva do eixo C,e o átomo final da superfície é o átomo de silício.
A diferença entre o plano C e o plano de silício afetará as propriedades físicas e elétricas da bolacha de carburo de silício, como a condutividade térmica, a condutividade elétrica, a mobilidade do portador,densidade do estado da interfaça e assim por diante.
A escolha do plano C e do plano de silício também afetará o processo de fabricação e o desempenho dos dispositivos de carburo de silício, tais como crescimento epitaxial, implantação de íons, oxidação, deposição de metal,resistência ao contacto, etc.
