El crecimiento de sustratos de alta calidad para aplicaciones microelectrónicas es uno de los elementos clave que ayudan a impulsar a la sociedad hacia una economía verde más sostenible. Hoy dia, El silicio juega un papel central dentro de la industria de semiconductores para dispositivos microelectrónicos y nanoelectrónicos.

Las obleas de silicio de material monocristalino de alta pureza (99,0% o superior) se pueden obtener mediante una combinación de métodos de crecimiento líquido, como sacar un cristal semilla de la masa fundida y por epitaxia subsiguiente. El problema es que el primer proceso no se puede utilizar para el crecimiento de carburo de silicio (SiC), porque carece de fase de fusión.

En el diario Reseñas de física aplicada , Giuseppe Fisicaro y un equipo internacional de investigadores, dirigido por Antonio La Magna, describir un estudio teórico y experimental de los mecanismos atómicos que gobiernan la cinética extendida de defectos en SiC cúbico (3C-SiC), que tiene una estructura cristalina de zincblenda (ZnS) similar a un diamante que manifiesta inestabilidades tanto de apilamiento como de antifase.

"El desarrollo de un marco tecnológico para el control de imperfecciones cristalinas dentro de SiC para aplicaciones de banda prohibida amplia puede ser una estrategia revolucionaria, "dijo Fisicaro.

El estudio de los investigadores señala los mecanismos atomísticos responsables de la generación y evolución de defectos extendidos.

"Los límites antifase, defectos cristalográficos planos que representan el límite de contacto entre dos regiones cristalinas con enlaces conmutados (C-Si en lugar de Si-C), son una fuente crítica de otros defectos extendidos en una plétora de configuraciones, " él dijo.

La reducción eventual de estos límites de anti-fase "es particularmente importante para lograr cristales de buena calidad que se puedan utilizar en dispositivos electrónicos y permitir rendimientos comerciales viables". "dijo Fisicaro.

Así que desarrollaron un código Monte Carlo de simulación innovador basado en una superrejilla, que es una celosía espacial que contiene tanto el cristal de SiC perfecto como todas las imperfecciones del cristal. Ayudó a "arrojar luz sobre los diversos mecanismos de interacciones defecto-defecto y su impacto en las propiedades electrónicas de este material, " él dijo.

Dispositivos semiconductores emergentes de banda ancha, como los construidos con SiC, son importantes porque tienen el potencial de revolucionar la industria de la electrónica de potencia. Son capaces de velocidades de conmutación más rápidas, menores pérdidas y mayores tensiones de bloqueo, que son superiores a los de los dispositivos estándar basados ​​en silicio.

También están involucrados enormes beneficios ambientales. "Si los dispositivos de potencia de silicio del mundo utilizados dentro de este rango fueran reemplazados por dispositivos 3C-SiC, se podría obtener una reducción de 1.2x10 ^ 10 kilovatios por año, "Dijo Fisicaro.

"Esto corresponde a una reducción de 6 millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono, " él dijo.

Los investigadores concluyeron que el bajo costo del enfoque heteroepitaxial 3C-SiC y la escalabilidad de este proceso a obleas de 300 milímetros y más, hacen que esta tecnología sea extremadamente competitiva para los motores de vehículos eléctricos o híbridos. sistemas de aire acondicionado, refrigeradores, y sistemas de iluminación por diodos emisores de luz.