15R-SiC w kryształach 4H- i 6H-SiC otrzymywanych metodą transportu fizycznego z fazy gazowej

W pracy zaprezentowano wyniki eksperymentów, mających na celu określenie warunków wzrostu kryształów 4H- oraz 6H-SiC wolnych od wtrąceń politypu 15R-SiC. Kryształy SiC otrzymane w procesie krystalizacji metodą transportu fizycznego z fazy gazowej (PVT) zostały zbadane przy użyciu metod badawczych takich jak: dyfrakcja rentgenowska (XRD), dyfrakcja elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD), mikroskopia optyczna oraz trawienie chemiczne, pod kątem występowania wtrąceń politypu 15R w strukturach krystalicznych 4H- oraz 6H-SiC. Otrzymane wyniki badań zostały odniesione do parametrów wzrostu tj.: temperatury, ciśnienia, rodzaju materiału wsadowego, oraz jakości i orientacji monokrystalicznego zarodka SiC. Przeprowadzona została dyskusja na temat wpływu warunków wzrostu na powstawanie politypu 15R, z której jednoznacznie wynika, że tworzenie się wtrąceń politypowych 15R w strukturach 4H i 6H wiąże się ze znacznym spadkiem jakości strukturalnej otrzymanych kryształów. Z przeprowadzonych badań wynika, że otrzymanie jednorodnych kryształów politypu 6H i 4H bez wtrąceń 15R-SiC metodą PVT jest trudne ze względu na bardzo szeroki zakres warunków, w których polityp 15R występuje.

In this paper the main problems which have to be resolved to obtain 4H- and 6H-SiC crystals free from 15R-SiC inclusions by the physical vapour transport method (PVT) are presented. The resultant SiC crystals have been investigated using various experimental methods such as X-ray diffraction (XRD), electron backscatter diffraction (EBSD), optical microscopy and KOH etching in order to check the quality of the crystal structure and the amount of the 15R-SiC inclusions. The obtained results have been analysed with reference to the following growth conditions: temperature, pressure, type of the SiC source material and the quality of the crystal seed. The investigations have showed that a serious deterioration of the structural quality is unavoidable when the 15R-SiC polytype occurs in hexagonal polytypes such as 4H- and 6H-SiC. Obtaining homogenious 4H-SiC and 6H-SiC crystals without any 15R-SiC inclusions by the PVT method is difficult due to there being a very wide range of conditions in which the 15R-SiC polytype appears.