在常壓下，不存在Si:C化學計量比等于1:1的液相SiC。因此，通常用于硅晶體生長的以融液作為原料的方法不能用于SiC塊狀晶體生長，而是采用升華法（PVT，物理氣相傳輸法）。升華法是在石墨坩堝中放入作為原料的SiC粉末和作為籽晶的SiC襯底，并設置溫度梯度，使SiC粉末側的溫度略高，然后將整體溫度保持在2000～2500℃。現在使用的SiC籽晶升華法被稱為改良Lely法，廣泛用于SiC襯底的生產。

圖1顯示了改良Lely法的SiC晶體生長示意圖。在加熱到2000℃以上的石墨坩堝中，SiC粉末會升華為Si₂C、SiC₂、Si等分子狀態，并被輸送到籽晶表面。所提供的原子在籽晶表面移動，并被引入形成晶體的位置，從而生長出SiC塊狀單晶。內部惰性氣氛通常使用低壓氬氣，并在n型摻雜時加入氮氣。

  升華法目前被廣泛用于SiC單晶的制備，但與Si單晶生長用融液作為原料的方法相比，其生長速度較慢，雖然品質在逐漸改善，但晶體中仍含有許多位錯等問題。

  除了升華法以外，還有通過溶液的液相生長法、氣相生長高溫CVD法等方法來嘗試制備SiC塊狀單晶。圖2展示了SiC單晶的液相生長法示意圖。
 

首先，關于液相生長法，碳在硅溶劑中的溶解度非常低。因此，在溶劑中通過添加Ti、Cr等多種元素來提高碳的溶解度。碳由石墨坩堝供給，SiC單晶在溫度稍低的籽晶表面生長。生長溫度通常設定在1500～2000℃，低于升華法，據報道生長速度可達數百μm/h左右。

SiC液相生長法的優點在于，當沿[0001]方向生長晶體時，可以將沿[0001]方向延伸的位錯彎曲至垂直方向，從而將其從側壁掃至晶體外部。沿[0001]方向延伸的螺旋位錯在現有的SiC晶體中高密度存在，是器件漏電流的來源，使用液相生長法制備的SiC晶體中，螺旋位錯的密度大幅降低。

溶液生長所面臨的挑戰包括提高生長速度、延長生長晶體的長度以及改善晶體的表面形態等。

高溫CVD法生長SiC單晶是指在低壓氫氣氣氛中，以SiH₄作為Si原料，以C₃H₈作為C原料，在保持高溫（通常為2000℃以上）的SiC襯底表面生長單晶SiC層的方法。被導入生長爐的原料氣體，在被熱壁包圍的熱分解區域，分解成SiC₂、Si₂C等分子，并輸送到籽晶表面，從而生長出單晶SiC。

高溫CVD法的優點包括可以使用高純度的原料氣體，通過控制氣體流量，可以精確控制氣相中的C/Si比率，這是影響缺陷密度的重要生長參數，在SiC的塊狀生長中可實現相對較快的生長速度，達到1mm/h以上等。另一方面，高溫CVD法的缺點包括反應生成物大量附著在生長爐內和排氣管道上，給設備維護帶來很大負擔，以及氣體中的氣相反應生成顆粒，導致顆粒作為異物被摻入晶體中。

高溫CVD法作為高質量SiC塊狀晶體的制備方法具有廣闊的前景，因此正在不斷持續開發這種方法，以實現比升華法更低的成本、更高的生產率和更低的位錯密度。

此外，據報道，RAF（Repeated A-Face）法是利用升華法制備SiC塊狀單晶缺陷較少的方法。在RAF法中，從沿[0001]方向生長的晶體中切出與[0001]方向垂直的籽晶，然后在其上生長SiC單晶。接著，再切出與該生長方向垂直的籽晶，使SiC單晶生長。通過重復該循環，將位錯掃出晶體，從而獲得缺陷較少的SiC塊狀單晶。使用RAF法制備的SiC單晶，其位錯密度比普通的低1～2個數量級。

<關于三菱電機>

      三菱電機創立于1921年，是全球知名的綜合性企業。截止2024年3月31日的財年，集團營收52579億日元（約合美元348億）。作為一家技術主導型企業，三菱電機擁有多項專利技術，并憑借強大的技術實力和良好的企業信譽在全球的電力設備、通信設備、工業自動化、電子元器件、家電等市場占據重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機從事開發和生產半導體已有68年。其半導體產品更是在變頻家電、軌道牽引、工業與新能源、電動汽車、模擬/數字通訊以及有線/無線通訊等領域得到了廣泛的應用。