Гетероепітаксійний ріст SiC на підкладках поруватого Si методом заміщення атомів

Abstract

У роботі розглянуто властивості плівок карбіду кремнію, отриманих на поруватих підкладках кремнію методом заміщення атомів. На макропоруватих підкладках Si (100) отримано плівки карбіду кремнію, що «огортають» порувату поверхню. Дана структура може знайти застосування при виготовленні електродів суперконденсаторів. На мезопоруватих підкладках Si (100) отримано полікристалічні плівки карбіду кремнію 3C-SiC з розміром зерен 27 нм. Монокристалічні епітаксійні плівки карбіду кремнію 3C-SiC, отримані на мезопоруватих підкладках Si (111), володіють малою площею контакту між Si та SiC, що дозволяє ефективно «відв'язати» механічні напруги, які виникають внаслідок відмінностей у коефіцієнтах термічного розширення і параметрах граток кремнію і карбіду кремнію. Виявлено, що наявність пор у приповерхневих шарах Si призводить до значної релаксації напружень у плівках SiC, що відкриває шлях до вирощування товстих шарів GaN на темплейті SiC/porous Si/Si.

В работе рассмотрены свойства пленок карбида кремния, полученных на пористых подложках кремния методом замещения атомов. На макропористых подложках Si (100) получены пленки карбида кремния, «обволакивают» пористые поверхности. Данная структура может найти применение при изготовлении электродов суперконденсаторов. На мезопористых подложках Si (100) получено поликристаллические пленки карбида кремния 3C-SiC с размером зерен 27 нм. Монокристаллические эпитаксиальные пленки карбида кремния 3C-SiC, полученные на мезопористых подложках Si (111), обладают малой площадью контакта между Si и SiC и позволяют эффективно «отвязать» механические напряжения, возникающие вследствие различий в коэффициентах термического расширения и параметрах решетки кремния и карбида кремния. Выявлено, что наличие пор в приповерхностных слоях Si приводит к значительной релаксации напряжений в пленках SiC, что открывает путь к выращиванию толстых слоев GaN на темплейте SiC/porous-Si/Si.

In this paper, the properties of silicon carbide films obtained on porous silicon substrates by the substitution method of atoms are considered. Silicon carbide films are obtained on macroporous Si (100) substrates, and porous surfaces «envelop». This structure can find application in the manufacture of electrodes for supercapacitors. Polycrystalline 3C-SiC silicon carbide films with a grain size of 27 nm were obtained on mesoporous Si (100) substrates. Single-crystal epitaxial 3C-SiC silicon carbide films obtained on mesoporous Si (111) substrates have a small contact area between Si and SiC and can effectively «untie» mechanical stresses arising from differences in the thermal expansion coefficients and parameters of the sil icon and silicon carbide lattice. It was found that the presence of pores in the near-surface Si layers leads to considerable stress relaxation in SiC films, which opens the way to the growth of thick GaN layers on the SiC/porous-Si/Si template.