Kristallklare Halbleiterforschung
Die Bedeutung von Siliziumkarbid für die Elektronikindustrie kann nicht genug betont werden. In Siliziumkarbid (SiC) steckt Potenzial für gewaltige Verbesserungen der Leistungsfähigkeit und des Umfangs von Anwendungen für Leistungselektronik und elektronische Sensortechnik. Es kommt in der Natur vor, aber seit seiner Herstellung vor über hundert Jahren hat es rasant an Bedeutung gewonnen und spielt nun eine wichtige Rolle in Energie- und Transporttechnologien, was auch in diesem Jahrhundert so bleiben wird. Es gibt mehrere verschiedene Kristallformen. Heutzutage ist die am meisten verwendete polymorphe Form das hexagonale Kristall, doch könnten Riesensprünge für die Umsetzung des vollen Potenzials von SiC gemacht werden, wenn die Würfel- oder Betaform verwendet werden würde. So war die Entwicklung großer Mengen würfelförmiger Kristaller und Scheiben Hauptziel des SOLSIC-Projekts, um das Potenzial der Metalloxid-Halbleitertechnologie (MOS-Technologie) auszunutzen. Forscher des CEA im französischen Grenoble untersuchten Protokolle für die Herstellung der Betaform des Halbleitermaterials. Auf Grundlage einer industriellen Anordnung des Partners Cyberstar wurden Kristalle nach dem Silizium-Zonenschmelzverfahren gezüchtet. Dies ist eine hochreine Alternative, da es eine Schmelzzone gibt, in der Verunreinigungen löslicher als im Kristall sind. Die Variablen in der Kristallzüchtungsumgebung waren rechnergesteuert und umfassten u. a. feste und flüssige Dichte, Kristallform, Wachstumsgeschwindigkeit, Drehgeschwindigkeit, Abkühlungsdauer und -atmosphäre. Das System wurde im 2-Megahertz-Bereich erhitzt. Neu dabei war die Zugriffsmöglichkeit auf die Kernzone, in der die Kristallisierung stattfindet. Die oberen und unteren Einheiten können sich separat bei sehr niedriger Geschwindigkeit drehen und die Drehstrategien lassen sich variieren, um die Zwangskonvektion im Silizium zu steuern. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass das System für andere Kristalle verwendet werden kann, wofür ein Lösungsmittel notwendig ist. Dazu gehören Titankarbid, das aufgrund seiner widerstandsfähigen industriellen Schneidfähigkeit wichtig ist, und Zirkoniumkarbid, das für denselben Zweck sowie zur Beschichtung für Uranbrennstoff in der Atomindustrie verwendet wird. Siliziumkarbid hat unsere Lebensart revolutioniert. Mit Verbesserungen in der Kristallproduktion scheint sich dieser Fortschritt wohl weiter fortzusetzen.
