Il existe plusieurs méthodes de synthèse du carbure de silicium (SiC), comme indiqué dans les références fournies :
1. Méthode de réaction à l'état solide : Dans cette méthode, la silice et le charbon actif sont utilisés comme matières premières. La silice est obtenue à partir de la balle de riz siliceuse par extraction alcaline et méthode sol-gel.
2. Méthode de sublimation : Cette méthode implique la sublimation contrôlée du SiC. Le graphène épitaxial est obtenu par la décomposition thermique d'un substrat de SiC à l'aide d'un faisceau d'électrons ou d'un chauffage résistif. Le processus se déroule sous ultravide (UHV) afin de minimiser la contamination. Après la désorption du Si, l'excès de carbone à la surface de la plaquette de SiC se réarrange pour former un réseau hexagonal. Toutefois, cette méthode est très coûteuse et nécessite de grandes quantités de Si pour une production à grande échelle.
3. Méthode de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) : La méthode CVD est utilisée pour la croissance des films de SiC. Le choix du gaz source dépend de la stabilité thermique du substrat. Par exemple, le silane (SiH4) se dépose entre 300 et 500 °C, le dichlorosilane (SiCl2H2) à environ 900 °C et l'orthosilicate de tétraéthyle (Si(OC2H5)4) entre 650 et 750 °C. Le processus aboutit à la formation d'une couche d'oxyde à basse température (LTO). Cependant, le silane produit un oxyde de moindre qualité que les autres méthodes. L'oxyde CVD est généralement de moins bonne qualité que l'oxyde thermique.
4. Croissance du graphène par CVD sur SiC : la préparation par CVD du graphène sur SiC est une nouvelle technique qui offre une plus grande polyvalence et affecte la qualité de la couche de graphène en tenant compte de divers paramètres. Le facteur clé de la préparation CVD sur SiC est la température plus basse, qui empêche les atomes de SiC de se diffuser dans la masse des cristaux de SiC. Cela conduit à la formation de points d'ancrage entre le substrat et la monocouche de graphène, ce qui permet d'obtenir le graphène autoportant souhaité. Cette technique convient à la fabrication à grande échelle de graphène CVD.
5. Graphène CVD sur métaux polycristallins : Le SiC peut également être utilisé pour produire du graphène par CVD sur des métaux polycristallins. Cette méthode utilise les propriétés de résistance à l'usure et aux températures élevées du SiC. La méthode du SiC lié par réaction consiste à infiltrer des compacts constitués de mélanges de SiC et de carbone avec du silicium liquide, qui réagit avec le carbone pour former du carbure de silicium. La méthode du SiC fritté est produite à partir de poudre de SiC pur avec des adjuvants de frittage non oxydés et frittée dans une atmosphère inerte à des températures élevées.
Voici quelques-unes des méthodes de synthèse utilisées pour le SiC, chacune avec ses avantages et ses limites.
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