[发明专利]基于硅的熔融组合物和使用其的SiC单晶的制造方法

权利要求书

1.一种基于硅的熔融组合物，包含：

硅、碳和由下式(1)定义的溶解度参数C_si^sol小于-0.37的金属，

其中通过溶液法形成SiC单晶：

C_si^sol＝A-B+μ₁-μ₂ 式(1)

在上述式(1)中，A为在包含金属原子和碳原子的硅晶格中包含金属原子、碳原子和硅原子的第一评估晶格的第一能量，B为在包含金属原子的硅晶格中包含金属原子和硅原子的第二评估晶格的第二能量，μ₁为作为通过将金刚石晶体结构中硅的总能量除以单元晶格中存在的硅原子数获得的化学势的常数-5.422，μ₂为作为通过将金刚石晶体结构中碳的总能量除以单元晶格中存在的碳原子数获得的化学势的常数-9.097，

其中所述金属为铝和钪的组合，以及

其中基于100重量份的所述硅的总含量，所述金属的含量为25重量份至85重量份。

2.根据权利要求1所述的基于硅的熔融组合物，其中：

所述金属的关于由上述式(1)定义的溶解度参数C_si^sol的值满足-0.90＜C_si^sol＜-0.38。

3.根据权利要求1所述的基于硅的熔融组合物，其中：

基于100重量份的所述硅的总含量，所述金属的含量为60重量份至70重量份。

4.一种SiC单晶的制造方法，包括：

提供SiC籽晶，

制备包含硅、碳和金属的熔融溶液，以及

通过使所述熔融溶液过冷在所述SiC籽晶上生长SiC单晶，

其中所述金属的如由下式(1)定义的溶解度参数C_si^sol小于-0.37：

C_si^sol＝A-B+μ₁-μ₂ 式(1)

在上述式(1)中，A为在包含金属原子和碳原子的硅晶格中包含金属原子、碳原子和硅原子的第一评估晶格的第一能量，B为在包含金属原子的硅晶格中包含金属原子和硅原子的第二评估晶格的第二能量，μ₁为作为通过将金刚石晶体结构中硅的总能量除以单元晶格中存在的硅原子数获得的化学势的第一常数-5.422，μ₂为作为通过将金刚石晶体结构中碳的总能量除以单元晶格中存在的碳原子数获得的化学势的第二常数-9.097，

其中所述金属为铝和钪的组合，以及

其中基于100重量份的所述硅的总含量，所述金属的含量为25重量份至85重量份。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其中：

所述金属的关于由上述式(1)定义的溶解度参数C_si^sol的值为-0.90＜C_si^sol＜-0.38。

6.根据权利要求4所述的制造方法，其中：

基于100重量份的硅的总含量，所述金属的含量为60重量份至70重量份。

7.根据权利要求4所述的制造方法，其中：

所述第一评估晶格中作用于所述金属原子、所述碳原子和所述硅原子的原子间力为或更小。

8.根据权利要求4所述的制造方法，其中：

所述第二评估晶格中作用于所述金属原子和所述硅原子的原子间力为或更小。

9.根据权利要求4所述的制造方法，其中：

所述第一能量通过以下导出：

在所述硅晶格中用所述金属原子取代硅原子，以及

用所述碳原子取代硅原子以形成所述第一评估晶格。