basically finished sic on si hetero...
[lectures/latex.git] / posic / thesis / sic.tex
index eb3dbeb..1e6d91c 100644 (file)
@@ -153,17 +153,40 @@ Further efforts have to be expended to find relations between the growth paramet
 \subsection{SiC epitaxial thin film growth}
 
 Crystalline SiC layers have been grown by a large number of techniques on the surfaces of different substrates.
-Most of the crystal growth processes are based on chemical vapor deposition (CVD), solid-source molecular beam epitaxy (MBE) and gas-source MBE on Si as well as SiC substrates, which will be exclusively reviewed in the following.
+Most of the crystal growth processes are based on chemical vapor deposition (CVD), solid-source molecular beam epitaxy (MBE) and gas-source MBE on Si as well as SiC substrates.
+In CVD as well as gas-source MBE, C and Si atoms are supplied by C containing gases like CH$_4$, C$_3$H$_8$, C$_2$H$_2$ or C$_2$H$_4$ and Si containing gases like SiH$_4$, Si$_2$H$_6$, SiH$_2$Cl$_2$, SiHCl$_3$ or SiCl$_4$ respectively.
+In the case of solid-source MBE atoms are provided by electron beam evaporation of graphite and solid Si or thermal evaporation of fullerenes.
+The following review will exclusively focus on CVD and MBE techniques.
 
 The availability and reproducibility of Si substrates of controlled purity made it the first choice for SiC epitaxy.
 The heteroepitaxial growth of SiC on Si substrates has been stimulated for a long time due to the lack of suitable large substrates that could be adopted for homoepitaxial growth.
 Furthermore, heteroepitaxy on Si substrates enables the fabrication of the advantageous 3C polytype, which constitutes a metastable phase and, thus, can be grown as a bulk crystal only with small sizes of a few mm.
-
+The main difficulties in SiC heteroepitaxy on Si is due to the lattice mismatch of Si and SiC and the difference in the thermal expansion coefficient of \unit[8]{\%}.
+Thus, in most of the applied CVD and MBE processes, the SiC layer formation process is split into two steps, the surface carbonization and the growth step, as proposed by Nishino~et~al. \cite{nishino83}.
+Cleaning of the substrate surface with HCl is required prior to carbonization.
+During carbonization the Si surface is chemically converted into a SiC film with a thickness of a few nm by exposing it to a flux of C atoms and concurrent heating up to temperatures about \unit[1400]{$^{\circ}$C}.
+In a next step, the epitaxial deposition of SiC is realized by an additional supply of Si atoms at similar temperatures.
+Low defect densities in the buffer layer are a prerequisite for obtaining good quality SiC layers during growth, although defect densities decrease with increasing distance of the SiC/Si interface \cite{shibahara86}.
+Next to surface morphology defects such as pits and islands, the main defects in 3C-SiC heteroepitaxial layers are twins, stacking faults (SF) and antiphase boundaries (APB) \cite{shibahara86,pirouz87}.
+APB defects, which constitute the primary residual defects in thick layers, are formed near surface terraces that differ in a single-atom-height step resulting in domains of SiC separated by a boundary, which consists of either Si-Si or C-C bonds due to missing or disturbed sublattice information \cite{desjardins96,kitabatake97}.
+However, the number of such defects can be reduced by off-axis growth on a Si \hkl(0 0 1) substrate miscut towards \hkl[1 1 0] by \unit[2]{$^{\circ}$}-\unit[4]{$^{\circ}$} \cite{shibahara86,powell87_2}.
+This results in the thermodynamically favored growth of a single phase due to the uni-directional contraction of Si-C-Si bond chains perpendicular to the terrace steps edges during carbonization and the fast growth parallel to the terrace edges during growth under Si rich conditions \cite{kitabatake97}.
+By MBE \cite{}, lower process temperatures than these typically employed in CVD have been realized, which is essential for limiting thermal stresses and to avoid resulting substrate bending, a key issue in obtaining large area 3C-SiC surfaces.
+In summary, the almost universal use of Si has allowed significant progress in the understanding of heteroepitaxial growth of SiC on Si.
+However, mismatches in the thermal expansion coefficient and the lattice parameter cause a considerably high concentration of various defects, which is responsible for structural and electrical qualities that are not not yet statisfactory.
+
+SiC on SiC epitaxy ...
 
 \section{Ion beam synthesis of cubic silicon carbide}
 
 \section{Substoichiometric concentrations of carbon in crystalline silicon}
 
-\section{Assumed precipitation mechanism of cubic silicon carbide in bulk silicon}
+\section{Assumed cubic silicon carbide conversion mechanisms}
 \label{section:assumed_prec}
 
+on surface ... md contraction along 110 ... kitabatake ... and ref in lindner ... rheed from si to sic ...
+
+in ibs ... lindner and skorupa ...
+
+nejim however ...
+