Croissance en solution et caractérisation de monocristaux de carbure de silicium cubique
Institution:
Grenoble INPGDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This work deals with the bulk growth of 3C-SiC single crystals using hexagonal SiC substrates. We developed a crucible free solution growth process using a silicon solvent zone and low temperature. The analysis of the growth rate vs growth temperature and thickness of the molten Si zone showed that the transport of the solute through the solvent zone to the growth interface is ensured by a simple convection model. The thickness of the grown layer is limited by the incorporation of solvent particles. This incorporation of silicon is the result of two phenomena: parasitic nucleation ahead of the growth interface and/or morphological instability of the growth front itself. Both occur as a result of the development of constitutional super-cooling in the liquid phase. The effect of the growth parameters on the quality of the grown crystals was studied using several optical and structural characterizations.
Abstract FR:
Ces travaux portent sur la croissance de mono cristaux massifs de 3C-SiC sur des germes hexagonaux de SiC. Cette étude a permis la mise au point d'un procédé de croissance en solution à basse température sans creuset utilisant une zone fondue de solvant (silicium). L'analyse des vitesses de croissance mesurées a permis de montrer que le transport de soluté à travers la zone de solvant jusqu'à l'interface de croissance est assuré par un régime convectif. L'épaisseur des couches réalisées est limitée par la formation des inclusions de silicium. Celles-ci sont la conséquence de l'apparition, sous l'effet du transport convectif, d'une surfusion constitutionnelle du liquide qui est Il à l'origine de la déstabilisation morphologique du front de croissance. Des caractérisations optiques et structurales ont permis l'étude de l'évolution de la qualité des couches obtenues en fonction des paramètres expérimentaux optimisés.