In order to understand the difference in SiC deposition between the $CH_3SiCl_3-H_2$ and $C_3H_8-SiCl_4-H_2$ systems, we calculate the phase stability among ${\beta}$-SiC, graphite and silicon. We constructed the phase-diagram of ${\beta}$-SiC over graphite and silicon via computational thermodynamic calculation considering pressure (P), temperature (T) and gas composition (C) as variables. Both P-T-C diagrams showed a very steep phase boundary between the SiC+C and SiC region perpendicular to the H/Si axis, and also showed an SiC+Si region with a H/Si value of up to 6700 in the $C_3H_8-SiCl_4-H_2$, and 5000 in the $CH_3SiCl_3-H_2$ system. This difference in phase boundaries is explained by the ratio of Cl to Si, which is 4 for the $C_3H_8-SiCl_4-H_2$ system and 3 for the $C_3H_8-SiCl_4-H_2$ system. Because the C/Si ratio is fixed at 1 in the $CH_3SiCl_3-H_2$ system while it can be variable in the $C_3H_8-SiCl_4-H_2$ system, the functionally graded material is applicable for better mechanical bonding during SiC coating on graphite substrate in the $C_3H_8-SiCl_4-H_2$ system.
This paper describes the mechanical characteristics of poly 3C-SiC thin films grown on Si wafers with thermal oxide. In this work, the poly 3C-SiC thin film was deposited by APCVD method using only Ar carrier gas and single precursor HMDS at $1100^{\circ}C$. The elastic modulus and hardness of poly 3C-SiC thin films were measured using nanoindentation. Also, the roughness of surface was investigated by AFM. The resulting values of elastic modulus E, hardness H and the roughness of the poly 3C-SiC film are 305 GPa, 26 GPa and 49.35 nm respectively. The mechanical properties of the grown poly 3C-SiC film are better than bulk Si wafers. Therefore, the poly 3C-SiC thin film is suitable for abrasion, high frequency and MEMS applications.
This paper describes the elecrtical and optical characteristics of $N_2$ doped porous 3C-SiC films. Polycrystalline 3C-SiC thin films are anodized by $HF+C_2H_5OH$ solution with UV-LED exposure. The growth of in-situ doped 3C-SiC thin films on p-type Si (100) wafers is carried out by using APCVD (atmospheric pressure chemical vapor deposition) with a single-precursor of HMDS (hexamethyildisilane: $Si_2(CH_3)_6)$. 0 ~ 40 sccm $N_2$ was used for doping. After the growth of doped 3C-SiC, porous 3C-SiC is formed by anodization with $7.1\;mA/cm^2$ current density for anodization time of 60 sec. The average pore diameter is about 30 nm, and etched area is increased with $N_2$ doping rate. These results are attributed to the decrease of crystallinity by $N_2$ doping. Mobility is dramatically decreased in porous 3C-SiC. The band gaps of polycrystalline 3C-SiC films and doped porous 3C-SiC are 2.5 eV and 2.7 eV, respectively.
This paper describes the physical characterizations of polycrystalline 3C-SiC thin films heteroepitaxially grown on Si wafers with thermal oxide, In this work, the 3C-SiC film was deposited by LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) method using single precursor 1, 3-disilabutane $(DSB:\;H_3Si-CH_2-SiH_2-CH_3)\;at\;850^{\circ}C$. The crystallinity of the 3C-SiC thin film was analyzed by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), XRD (X-ray diffraction) and FT-IR (fourier transform-infrared spectometers), respectively. The surface morphology was also observed by AFM (atomic force microscopy) and voids or dislocations between SiC and $SiO_2$ were measured by SEM (scanning electron microscope). Finally, residual strain was investigated by Raman scattering and a peak of the energy level was less than other type SiC films, From these results, the grown poly 3C-SiC thin film is very good crystalline quality, surface like mirror, and low defect and strain. Therefore, the polycrystalline 3C-SiC is suitable for harsh environment MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) applications.
$Al_2O_3$/TiC/SiC, $Al_2O_3$/SiC 및 $Al_2O_3$/TiC 복합체들을 고온가압소결로 제조하여 이들의 균열저항거동과 기계적 성질을 비교해 보았다. $Al_2O_3$에 $0.8{\mu}m$의 TiC가 30vol% 첨가된 $Al_2O_3$/TiC는 단일체 $Al_2O_3$와 비슷한 균열저항거동을 보이며 파괴인성은 전반적으로 10% 이내의 증가를 보이는데 그쳤지만 강도는 약 30% 증가하였다. $Al_2O_3$에 $3{\mu}m$ SiC가 30vol% 첨가된 $Al_2O_3$/SiC는 SiC 입자의 균열 접속으로 인해 증가하는 균열저항거동을 뚜렷이 보이면서 파괴인성이 긴 균열에서 약 75% 증가하였으나 강도는 다소 감소했다. $Al_2O_3$/TiC에 SiC 입자가 30 vol% 첨가된 $Al_2O_3$/TiC/SiC 복합체의 경우 단일체 $Al_2O_3$에 비해 긴 균열 거리에서 파괴인성이 50% 이상 증가된 6.6 MP${\cdot}\sqrt{m}$에 이르렀으며 강도 값도 약 20% 상승하였다. 그러나 큰 SiC 입자의 첨가로 인해 TiC 입자만 첨가된 $Al_2O_3$/TiC 복합체보다는 강도가 다소 낮았다. 또한 SiC 입자만 첨가된 $Al_2O_3$/SiC 복합체보다는 파괴인성이 다소 낮았는데, 이는 작은 TiC 입자들이 SiC 입계를 거칠게 만들어 균열접속을 일으키는 SiC 입자의 뽑힘 현상을 방해하였기 때문이다.
This paper describes the electrical characteristics of polycrystalline (poly) 3C-SiC thin film diodes, in which poly 3C-SiC thin films on n-type and p-type Si wafers, respectively, were deposited by APCVD using HMDS, $H_{2}$, and Ar gas at $1150^{\circ}C$ for 3 hr. The schottky diode with Au/poly 3C-SiC/Si (n-type) structure was fabricated. Its threshold voltage ($V_{bi}$), breakdown voltage, thickness of depletion layer, and doping concentration ($N_{D}$) value were measured as 0.84 V, over 140 V, 61 nm, and $2.7{\times}10^{19}cm^{-3}$, respectively. Moreover, for the good ohmic contact, Al/poly 3C-SiC/Si (n-type) structure was annealed at 300, 400, and $500^{\circ}C$, respectively for 30 min under the vacuum condition of $5.0{\times}10^{-6}$ Torr. Finally, the p-n junction diodes fabricated on the poly 3C-Si/Si (p-type) were obtained like characteristics of single 3CSiC p-n junction diode. Therefore, poly 3C-SiC thin film diodes will be suitable for microsensors in conjunction with Si fabrication technology.
HMDS[Si$_{2}$(CH$_{3}$)$_{6}$]단일 선구체를 이용하여 화학증착 방법으로 성장된 3C-SiC/Si(001) 이종접합박막의 특성을 XRD, 라만 스펙트럼 및 투과전자현미경(TEM)등을 이용하여 조사하였으며 시판되고 있는 상용 3C-SiC/Si 시편을 같은 방법으로 분석하여 특성을 비교검토하였다. $C_{3}$H$_{8}$-SiH$_{4}$-H$_{2}$혼합가스를 선구체로 이용하여 5$\mu\textrm{m}$두께로 성장된 상용 3C-SiC/Si 이종접합박막 시료의 XRD스펙트럼에서는 강한 3C-SiC(002)피크 만이 관찰되었으며, 라만 스펙트럼의 LO피크는 970nm$^{-1}$ 정도에서 강하게 나타났다. TEM 관찰 결과 다수의 전위, 쌍정, 적층결함 및 APB와 같은 결정결함들이 3C-SiC/Si 계면 근처에 집중적으로 분포되어 있었으며 성장된 박막은 단결정임을 확인할 수 있었다. 선구체로 HMDS를 사용하여 0.3$\mu\textrm{m}$ 및 2$\mu\textrm{m}$ 두께로 성장시킨 3C-SiC/Si 박막 시료의 XRD 스펙트럼은 다소 완만한 3C-SiC(002) 피크와 함께 3C-SiC(111)피크가 관찰되었으며, TEM으로 확인한 결과 소경각 결정립들이 약 5˚-10˚ 정도 방위차를 가지고 성장하여 기둥구조(columnar structure)를 이루고 있기 때문임을 알 수 있었다. 라만 스펙트럼 분석 결과 박막의 LO 피크가 967-969nm$^{-1}$정도로 다소 낮은 wavenumber쪽으로 이동되어 박막 내에 상당한 응력이 존재함을 확인할 수 있었다. 이와 같은 HMDS 3C-SiC박막의 특성은 성장 온도가 낮고 박막 성장용 가스로 사용한 HMDS 선구체에서 탄소가 과잉으로 공급되기 때문으로 제안되었다.다.
$Al_2O_3$-SiC composites reinforced with SiC whisker ($SiC_w$) were fabricated using three different methods. In the first, $Al_2O_3-SiC_w$ starting materials were used. In the second, $Al_2O_3-SiC_w$-SiC particles ($SiC_p$) were used, which was intended to enhance the mechanical properties by $SiC_p$ reinforcement. In the third method, reaction-sintering was used with mullite-Al-C-$SiC_w$ starting materials. After hot-pressing at $1750^{\circ}C$ and 30 MPa for 1 h, the composites fabricated using $Al_2O_3-SiC_w$ and $Al_2O_3-SiC_w-SiC_p$ showed strong mechanical properties, by which the effects of reinforcement by $SiC_w$ and $SiC_p$ were confirmed. On the other hand, the mechanical properties of the composite fabricated by reaction-sintering were found to be inferior to those of the other $Al_2O_3$-SiC composites owing to its relatively lower density and the presence of ${\gamma}-Al_2O_3$ and ${\gamma}-Al_{2.67}O_4$. The greatest hardness and $K_{1C}$ were 20.37 GPa for the composite fabricated using $Al_2O_3-SiC_w$, and $4.9MPa{\cdot}m^{1/2}$ using $Al_2O_3-SiC_w-SiC_p$, respectively, which were much improved over those from the monolithic $Al_2O_3$.
This paper describes the characteristics of poly 3C-SiC micro resonators with $3{\times}10^{17}{\sim}1{\times}10^{19}cm^{-3}$ doping concentrations. The 1.2 ${\mu}m$ thick cantilever and the 0.4 ${\mu}m$ thick doubly clamped beam resonators with different lengths were fabricated using poly 3C-SiC thin films. The characteristics of poly 3C-SiC micro resonators were evaluated by quartz and a laser vibrometer in vacuum at room temperature. The resonant frequencies of micro resonators decreased with doping concentrations owing to reduction in the Young's modulus of poly 3C-SiC thin films. It was confirmed that the resonant frequencies of poly 3C-SiC resonators are controllable by doping concentrations. Therefore, poly 3C-SiC resonators could be applied to MEMS devices and bio/chemical sensor applications.
Phase equilibria in the system Si3N4-TiC-TiCxN1-x-C-N were determined by thermodynamic calculations (CALPHAD-method). The reaction peaction paths for Si3N4-TiC and SiC-TiC composites in the Ti-Si-C-n system were simulated at I bar N2-pressure and varying terpreatures. At a temperature of 1923 K two tie-triangles (TiC0.34N0.66+SiC+C and TiC0.13N0.87+SiC+Si3N4) and two 2-phase fieds (TiCxN1-x+SiC; 0.13
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[게시일 2004년 10월 1일]
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