1. ପରିଚୟ
ଦଶନ୍ଧି ଧରି ଗବେଷଣା ସତ୍ତ୍ୱେ, ସିଲିକନ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ରେ ଚାଷ ହୋଇଥିବା ହେଟେରୋଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ 3C-SiC ଏପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଶିଳ୍ପ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ପର୍ଯ୍ୟାପ୍ତ ସ୍ଫଟିକ ଗୁଣବତ୍ତା ହାସଲ କରିନାହିଁ। ଅଭିବୃଦ୍ଧି ସାଧାରଣତଃ Si(100) କିମ୍ବା Si(111) ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ରେ କରାଯାଏ, ପ୍ରତ୍ୟେକଟି ପୃଥକ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ଉପସ୍ଥାପନ କରେ: (100) ପାଇଁ ଆଣ୍ଟି-ଫେଜ୍ ଡୋମେନ୍ ଏବଂ (111) ପାଇଁ କ୍ରାକିଂ। [111]-ଆଧାରିତ ଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକ ହ୍ରାସ ହୋଇଥିବା ତ୍ରୁଟି ଘନତା, ଉନ୍ନତ ପୃଷ୍ଠ ଆକୃତି ଏବଂ କମ ଚାପ ଭଳି ପ୍ରତିଶ୍ରୁତିପୂର୍ଣ୍ଣ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକୁ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରୁଥିବା ବେଳେ, (110) ଏବଂ (211) ପରି ବିକଳ୍ପ ଦିଗଗୁଡ଼ିକୁ ଅଧ୍ୟୟନ କରାଯାଇନାହିଁ। ବିଦ୍ୟମାନ ତଥ୍ୟ ସୂଚାଇ ଦିଏ ଯେ ସର୍ବୋତ୍ତମ ବୃଦ୍ଧି ଅବସ୍ଥା ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶ-ନିର୍ଦ୍ଦେଶିତ ହୋଇପାରେ, ଯାହା ପଦ୍ଧତିଗତ ତଦନ୍ତକୁ ଜଟିଳ କରିଥାଏ। ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଯେ, 3C-SiC ହେଟେରୋଏପିଟାକ୍ସି ପାଇଁ ଉଚ୍ଚ-ମିଲର-ଇଣ୍ଡେକ୍ସ Si ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ (ଯଥା, (311), (510)) ବ୍ୟବହାର କେବେ ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇନାହିଁ, ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶ-ନିର୍ଭରଶୀଳ ବୃଦ୍ଧି ଯନ୍ତ୍ରପାତି ଉପରେ ଅନୁସନ୍ଧାନମୂଳକ ଗବେଷଣା ପାଇଁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ସ୍ଥାନ ଛାଡିଛି।
2. ପରୀକ୍ଷାମୂଳକ
3C-SiC ସ୍ତରଗୁଡ଼ିକୁ SiH4/C3H8/H2 ପୂର୍ବବର୍ତ୍ତୀ ଗ୍ୟାସ୍ ବ୍ୟବହାର କରି ବାୟୁମଣ୍ଡଳୀୟ-ଚାପ ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା (CVD) ମାଧ୍ୟମରେ ଜମା କରାଯାଇଥିଲା। ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ଗୁଡ଼ିକ ବିଭିନ୍ନ ଦିଗ ସହିତ 1 cm² Si ୱେଫର୍ ଥିଲା: (100), (111), (110), (211), (311), (331), (510), (553), ଏବଂ (995)। (100) ବ୍ୟତୀତ ସମସ୍ତ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଅକ୍ଷ ଉପରେ ଥିଲା, ଯେଉଁଠାରେ 2° ଅଫ୍-କଟ୍ ୱେଫର୍ ଅତିରିକ୍ତ ଭାବରେ ପରୀକ୍ଷିତ ହୋଇଥିଲା। ପୂର୍ବ-ବୃଦ୍ଧି ସଫା କରିବା ପାଇଁ ମିଥାନଲରେ ଅଲ୍ଟ୍ରାସୋନିକ ଡିଗ୍ରେସିଂ ସାମିଲ ଥିଲା। ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପ୍ରୋଟୋକଲରେ 1000°C ରେ H2 ଆନିଲିଂ ମାଧ୍ୟମରେ ଦେଶୀୟ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ଅପସାରଣ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ ଥିଲା, ତା’ପରେ ଏକ ମାନକ ଦୁଇ-ପଦକ୍ଷେପ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ ଥିଲା: 12 sccm C3H8 ସହିତ 1165°C ରେ 10 ମିନିଟ୍ ପାଇଁ କାର୍ବୁରାଇଜେସନ୍, ତା’ପରେ 1.5 sccm SiH4 ଏବଂ 2 sccm C3H8 ବ୍ୟବହାର କରି 1350°C (C/Si ଅନୁପାତ = 4) ରେ 60 ମିନିଟ୍ ପାଇଁ ଏପିଟାକ୍ସି। ପ୍ରତ୍ୟେକ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ରନ୍ରେ ଅତି କମରେ ଗୋଟିଏ (100) ରେଫରେନ୍ସ ୱେଫର ସହିତ ଚାରିରୁ ପାଞ୍ଚଟି ଭିନ୍ନ Si ଦିଗ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ ଥିଲା।
3. ଫଳାଫଳ ଏବଂ ଆଲୋଚନା
ବିଭିନ୍ନ Si ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ (ଚିତ୍ର 1) ରେ ବଢ଼ୁଥିବା 3C-SiC ସ୍ତରଗୁଡ଼ିକର ଆକୃତି ବିଜ୍ଞାନ ପୃଥକ ପୃଷ୍ଠ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ ଏବଂ ରୁକ୍ଷତା ଦେଖାଇଥିଲା। ଦୃଶ୍ୟମାନ ଭାବରେ, Si(100), (211), (311), (553), ଏବଂ (995) ରେ ବଢ଼ୁଥିବା ନମୁନାଗୁଡ଼ିକ ଦର୍ପଣ ପରି ଦେଖାଯାଉଥିଲା, ଯେତେବେଳେ ଅନ୍ୟଗୁଡ଼ିକ କ୍ଷୀରଯୁକ୍ତ ((331), (510)) ରୁ ନୀରସ ((110), (111)) ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଥିଲା। ସବୁଠାରୁ ମସୃଣ ପୃଷ୍ଠଗୁଡ଼ିକ (ସର୍ବୋତ୍ତମ ମାଇକ୍ରୋଷ୍ଟ୍ରକ୍ଚର ଦେଖାଉଛି) (100)2° ବନ୍ଦ ଏବଂ (995) ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ପ୍ରାପ୍ତ ହୋଇଥିଲା। ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଭାବରେ, ସମସ୍ତ ସ୍ତରଗୁଡ଼ିକ ଶୀତଳ ହେବା ପରେ ଫାଟମୁକ୍ତ ରହିଥିଲା, ସାଧାରଣତଃ ଚାପ-ପ୍ରବଣ 3C-SiC(111) ସମେତ। ସୀମିତ ନମୁନା ଆକାର ଫାଟକୁ ରୋକିପାରେ, ଯଦିଓ କିଛି ନମୁନା ସଂଗୃହିତ ତାପଜ ଚାପ ଯୋଗୁଁ 1000× ବିବର୍ଦ୍ଧନରେ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପି ଅଧୀନରେ ଚିହ୍ନିତ ହୋଇପାରୁଥିବା ନମୁନା (କେନ୍ଦ୍ରରୁ ଧାରକୁ 30-60 μm ବିଚ୍ୟୁତି) ପ୍ରଦର୍ଶନ କରିଥିଲା। Si(111), (211), ଏବଂ (553) ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ଗୁଡ଼ିକରେ ବଢ଼ୁଥିବା ଉଚ୍ଚ ନତ ସ୍ତରଗୁଡ଼ିକ ଟେନସାଇଲ୍ ଷ୍ଟ୍ରେନ୍ ସୂଚାଇ ଅବତଳ ଆକୃତି ପ୍ରଦର୍ଶନ କରିଥିଲା, ଯାହା ସ୍ଫଟିକାଲୋଗ୍ରାଫିକ୍ ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶ ସହିତ ସମ୍ପର୍କିତ ହେବା ପାଇଁ ଆହୁରି ପରୀକ୍ଷାମୂଳକ ଏବଂ ତାତ୍ତ୍ୱିକ କାର୍ଯ୍ୟ ଆବଶ୍ୟକ କରିଥିଲା।
ଚିତ୍ର 1 ରେ ବିଭିନ୍ନ ଦିଗ ସହିତ Si ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ରେ ବଢ଼ିଥିବା 3C-SC ସ୍ତରଗୁଡ଼ିକର XRD ଏବଂ AFM (20×20 μ m2 ରେ ସ୍କାନିଂ) ଫଳାଫଳର ସାରାଂଶ ଦିଆଯାଇଛି।
ଆଣବିକ ବଳ ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପି (AFM) ପ୍ରତିଛବି (ଚିତ୍ର 2) ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣକୁ ସମର୍ଥନ କରିଛି। ମୂଳ-ମଧ୍ୟ-ବର୍ଗ (RMS) ମୂଲ୍ୟଗୁଡ଼ିକ (100)2° ଅଫ୍ ଏବଂ (995) ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ଗୁଡ଼ିକରେ ସବୁଠାରୁ ମସୃଣ ପୃଷ୍ଠଗୁଡ଼ିକୁ ନିଶ୍ଚିତ କରିଛି, ଯେଉଁଥିରେ 400-800 nm ପାର୍ଶ୍ଵିକ ପରିମାପ ସହିତ ଶସ୍ୟ ପରି ଗଠନ ରହିଛି। (110) ବଢ଼ୁଥିବା ସ୍ତର ସବୁଠାରୁ କଠିନ ଥିଲା, ଯେତେବେଳେ ଅନ୍ୟ ଦିଗ ((331), (510) ରେ ବେଳେବେଳେ ତୀକ୍ଷ୍ଣ ସୀମା ସହିତ ବିସ୍ତାରିତ ଏବଂ/ଅଥବା ସମାନ୍ତରାଳ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକ ଦେଖାଯାଇଥିଲା। ଏକ୍ସ-ରେ ବିବର୍ତ୍ତନ (XRD) θ-2θ ସ୍କାନ (ସାରଣୀ 1 ରେ ସଂକ୍ଷେପିତ) ନିମ୍ନ-ମିଲର-ସୂଚକ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ଗୁଡ଼ିକ ପାଇଁ ସଫଳ ହେଟେରୋଏପିଟାକ୍ସି ପ୍ରକାଶ କରିଛି, Si(110) ବ୍ୟତୀତ ଯାହା ମିଶ୍ରିତ 3C-SiC(111) ଏବଂ (110) ଶିଖରଗୁଡ଼ିକୁ ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲିନିଟି ସୂଚାଇଥାଏ। ଏହି ଓରିଏଣ୍ଟେସନ୍ ମିଶ୍ରଣ ପୂର୍ବରୁ Si(110) ପାଇଁ ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇଛି, ଯଦିଓ କିଛି ଅଧ୍ୟୟନ ସ୍ୱତନ୍ତ୍ର (111)-ଓରିଏଣ୍ଟେଡ୍ 3C-SiC ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ କରିଛି, ଯାହା ସୂଚାଇ ଦେଉଛି ଯେ ବୃଦ୍ଧି ଅବସ୍ଥା ଅପ୍ଟିମାଇଜେସନ୍ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ। ମିଲର୍ ଇଣ୍ଡେକ୍ସ ≥5 ((510), (553), (995)) ପାଇଁ, ମାନକ θ-2θ ବିନ୍ୟାସରେ କୌଣସି XRD ଶିଖର ଚିହ୍ନଟ ହୋଇନାହିଁ କାରଣ ଏହି ଉଚ୍ଚ-ସୂଚକ ସମତଳଗୁଡ଼ିକ ଏହି ଜ୍ୟାମିତିରେ ବିଚ୍ଛିନ୍ନ ନୁହେଁ। ନିମ୍ନ-ସୂଚକ 3C-SiC ଶିଖରର ଅନୁପସ୍ଥିତି (ଯଥା, (111), (200)) ଏକକ-ସ୍ଫଟିକୀୟ ବୃଦ୍ଧି ସୂଚାଇଥାଏ, ନିମ୍ନ-ସୂଚକ ସମତଳଗୁଡ଼ିକରୁ ବିଚ୍ଛିନ୍ନତା ଚିହ୍ନଟ କରିବା ପାଇଁ ନମୁନା ଢଳାଇ ଆବଶ୍ୟକ କରେ।
ଚିତ୍ର 2 ରେ CFC ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ ମଧ୍ୟରେ ସମତଳ କୋଣର ଗଣନା ଦର୍ଶାଯାଇଛି।
ଉଚ୍ଚ-ସୂଚକ ଏବଂ ନିମ୍ନ-ସୂଚକ ସମତଳ (ସାରଣୀ 2) ମଧ୍ୟରେ ଗଣିତ ସ୍ଫଟିକାଲୋଗ୍ରାଫିକ୍ କୋଣଗୁଡ଼ିକ ବଡ଼ ଭୁଲ ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶ (>10°) ଦେଖାଇଲା, ଯାହା ମାନକ θ-2θ ସ୍କାନରେ ସେମାନଙ୍କର ଅନୁପସ୍ଥିତିକୁ ବ୍ୟାଖ୍ୟା କରେ। ତେଣୁ (995)-ମୁଖୀ ନମୁନାରେ ଏହାର ଅସ୍ୱାଭାବିକ ଦାନାକାର ଆକୃତି (ସମ୍ଭାବ୍ୟ ଭାବରେ ସ୍ତମ୍ଭାକାର ବୃଦ୍ଧି କିମ୍ବା ଯୁଗ୍ମତାରୁ) ଏବଂ କମ ରୁକ୍ଷତା ହେତୁ ପୋଲ ଚିତ୍ର ବିଶ୍ଳେଷଣ କରାଯାଇଥିଲା। Si ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଏବଂ 3C-SiC ସ୍ତରରୁ (111) ପୋଲ ଚିତ୍ର (ଚିତ୍ର 3) ପ୍ରାୟ ସମାନ ଥିଲା, ଯୋଡ଼ା ବିନା ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ବୃଦ୍ଧିକୁ ନିଶ୍ଚିତ କରିଥିଲା। କେନ୍ଦ୍ରୀୟ ସ୍ଥାନଟି χ≈15° ରେ ଦେଖାଯାଇଥିଲା, ଯାହା ତାତ୍ତ୍ୱିକ (111)-(995) କୋଣ ସହିତ ମେଳ ଖାଉଥିଲା। ଆଶାକରାଯାଇଥିବା ସ୍ଥିତିରେ ତିନୋଟି ସମତୁଲ୍ୟ ସ୍ଥାନ ଦେଖାଗଲା (χ=56.2°/φ=269.4°, χ=79°/φ=146.7° ଏବଂ 33.6°), ଯଦିଓ χ=62°/φ=93.3° ରେ ଏକ ଅପ୍ରତ୍ୟାଶିତ ଦୁର୍ବଳ ସ୍ଥାନ ଅଧିକ ତଦନ୍ତ ଆବଶ୍ୟକ କରେ। φ-ସ୍କାନରେ ସ୍ପଟ୍ ପ୍ରସ୍ଥ ମାଧ୍ୟମରେ ମୂଲ୍ୟାଙ୍କିତ ସ୍ଫଟିକୀୟ ଗୁଣବତ୍ତା ପ୍ରତିଶ୍ରୁତିପୂର୍ଣ୍ଣ ମନେହୁଏ, ଯଦିଓ ପରିମାଣ ପାଇଁ ରକିଂ କର୍ଭ ମାପ ଆବଶ୍ୟକ। (510) ଏବଂ (553) ନମୁନା ପାଇଁ ସେମାନଙ୍କର ଅନୁମାନିତ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ପ୍ରକୃତି ନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ ପୋଲ ଚିତ୍ର ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ହେବାକୁ ବାକି ଅଛି।
ଚିତ୍ର 3 (995) ଦିଗନ୍ତ ନମୁନାରେ ରେକର୍ଡ ହୋଇଥିବା XRD ଶିଖର ଚିତ୍ରକୁ ଦର୍ଶାଉଛି, ଯାହା Si ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ (a) ଏବଂ 3C-SiC ସ୍ତର (b) ର (111) ସମତଳକୁ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରେ।
୪. ନିଷ୍କର୍ଷ
(110) ବ୍ୟତୀତ ଅଧିକାଂଶ Si ଦିଗକୁ ହେଟେରୋଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ 3C-SiC ଅଭିବୃଦ୍ଧି ସଫଳ ହୋଇଥିଲା, ଯାହା ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇନ୍ ସାମଗ୍ରୀ ପ୍ରଦାନ କରିଥିଲା। Si(100)2° ବନ୍ଦ ଏବଂ (995) ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ସବୁଠାରୁ ମସୃଣ ସ୍ତର (RMS <1 nm) ଉତ୍ପାଦନ କରିଥିଲା, ଯେତେବେଳେ (111), (211), ଏବଂ (553) ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ନଇଁବା (30-60 μm) ଦେଖାଇଥିଲା। ଅନୁପସ୍ଥିତ θ-2θ ଶିଖର ଯୋଗୁଁ ଏପିଟାକ୍ସୀ ନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ ଉଚ୍ଚ-ସୂଚକ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପାଇଁ ଉନ୍ନତ XRD ବର୍ଣ୍ଣାକାରଣ (ଯଥା, ପୋଲ ଫିଗର) ଆବଶ୍ୟକ। ଏହି ଅନୁସନ୍ଧାନମୂଳକ ଅଧ୍ୟୟନକୁ ସମାପ୍ତ କରିବା ପାଇଁ ଚାଲୁଥିବା କାର୍ଯ୍ୟରେ ରକିଂ କର୍ଭ ମାପ, ରମଣ ଚାପ ବିଶ୍ଳେଷଣ ଏବଂ ଅତିରିକ୍ତ ଉଚ୍ଚ-ସୂଚକ ଦିଗକୁ ବିସ୍ତାର ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ।
ଏକ ଭୂଲମ୍ବ ଭାବରେ ସମନ୍ୱିତ ନିର୍ମାତା ଭାବରେ, XKH ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ର ଏକ ବ୍ୟାପକ ପୋର୍ଟଫୋଲିଓ ସହିତ ବୃତ୍ତିଗତ କଷ୍ଟମାଇଜ୍ଡ୍ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ସେବା ପ୍ରଦାନ କରେ, ଯାହା 4H/6H-N, 4H-ସେମି, 4H/6H-P, ଏବଂ 3C-SiC ସମେତ ମାନକ ଏବଂ ସ୍ୱତନ୍ତ୍ର ପ୍ରକାର ପ୍ରଦାନ କରେ, ଯାହା 2-ଇଞ୍ଚରୁ 12-ଇଞ୍ଚ ବ୍ୟାସରେ ଉପଲବ୍ଧ। କ୍ରିଷ୍ଟାଲ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି, ସଠିକ୍ ମେସିନିଂ ଏବଂ ଗୁଣବତ୍ତା ନିଶ୍ଚିତତାରେ ଆମର ଶେଷ-ରୁ-ଶେଷ ବିଶେଷଜ୍ଞତା ପାୱାର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ, RF ଏବଂ ଉଦୀୟମାନ ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତ ସମାଧାନ ସୁନିଶ୍ଚିତ କରେ।
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ଅଗଷ୍ଟ-୦୮-୨୦୨୫