将气相中的组份溶解在液相中并使之在固体-液体洁面上生成结晶,这是培育晶须的最有效的方法。据推测,由于液态金属中间相液滴的存在,经过该液滴实现物质向生长着的晶体扩散,便是生成纤维状晶体的原因。
研究了在“蒸汽-液体-固相”条件生成纤维状晶体的机理。为此,向单晶体底板、多晶体碳化硅底板、Si底板、AL2O3底板、石墨底板、石英玻璃底板及难溶金属底板上尚志金属颗粒。在含有硅和碳的挥发性化合物的气氛中加热时,这些元素溶解于金属溶融物中,从而促进碳化硅纤维状晶体的生长。使用铁时获得了最好的效果。在这种情况下,于1200°C时,由于铁被硅和碳扩散饱和所生成的Fe-Si-C最低共融混合物融合物发生熔化。于1250~1300°C观察到纤维状晶体的最大生长速度。在生长过程中,在晶体末端存在的熔融金属小球体。在这些条件下,在撒有与微细铁粒的Sic单晶体底板上历时60小时后培育出“晶须”,厚约10微米,长100毫米。对用氢还原甲基三氯硅烷蒸汽制取的碳化硅用显微X射线光谱进行了研究,在晶体的一定面上发现了厚达0.15微米的硅膜。个别面上不存在此种硅膜,这说明一定面的生长系统按“蒸汽-液体-固相”机理经过液体硅薄膜发生的。
碳化硅厂家用碳还原二氧化硅制取Sic、用再升华法培育晶体、用氧还原甲基氯硅烷或SiCL4时均存在硅蒸汽,因此可以推测,不仅在特定的条件下存在“蒸汽-液体-固相”机理,在有气相参加反应,特别是用带炉芯的电阻炉合成碳化硅等其他方法中也存在该机理。
碳化硅厂家还发现,气相中的杂质影响“晶须”的结构。例如,氧能促进属于2H类型变体的α-SiC纤维状晶体的生产。
|