Силициевият карбид (SiC), известен още като карборунд (техн. название) или муасанит (минероложко название, дадено от френския учен д-р Хенри Моазан, който за първи път го е идентифицирал през 1905 г.), е съединение в твърдотелна форма, съдържащо 50% въглеродни и 50% силициеви атоми. SiC, съществуващ в естествено състояние в природата, може да бъде намерен в малки количества в редки геоложки места като съдържащи диамант скални комини, кимберлитни вулканични отвори и дори в някои видове метеорити. Всъщност, цялото количество силициев карбид, продаван в света, е синтетичен.

Този материал е едновременно керамика и полупроводник и притежава изключителни свойства. Той е много твърд (почти толкова твърд колкото диаманта), химически инертен, устойчив при високи температури (>1000°С), оксидация и неблагоприятни условия. Има висока термична проводимост, така че може да провежда топлина като металите. Съединението се използва като средство за шлифоване (абразив) в индустрията повече от цяло столетие (основен продукт на компанията “Карборунд”), но областите, в които може да намери приложение в наши дни, се простират до въздухоплаването (високотемпературни двигатели, спирачни дискове), съставни съединения, филтри за отработени частици и нагряващи елементи.

Наскоро кристали от SiC са използвани в бижутерията под името моасанит, тъй като неговите оптични свойства са много близки до тези на диаманта. Основното приложение на SiC обаче е в електрониката. Електронни прибори, направени именно от SiC, би трябвало да функционират при по-високи температури, по-висока мощност, по-висока честота и по-неблагоприятна околна среда, отколкото тези направени от други полупроводникови материали (силиций, германий, галиев арсенид....). Все пак, за да бъдат достигнати присъщите за SiC електронни свойства, е задължително да бъдат получени кристали с високо качество на материала.

Кристал е материал в твърдотелна форма, съставен от правилно, периодично подредени атоми. Почти всеки твърдотелен материал (метал, сплав, керамика, соли, пластмаса....) може да бъде получен във вид на кристал, ако условията за подреждане и организация на неговите атоми бъдат постигнати. В повечето случаи на атомите трябва да бъде предадена някаква енергия (топлина или налягане), за да подпомогне тяхното правилно позициониране в тримерна пространствена решетка. Кристалите, естествено формирани в природата, обикновено са създадени самопроизволно, но този начин на израстване създава много дефекти (несъвършенства в подредеността, примеси от други материали....). Тъй като електронната индустрия се нуждае от кристали с високо качество, за да бъде подобрено действието на създадените устройства, най-добрият самопроизволно израснал кристал се използва като зародиш за по-нататъшно израстване и/или подобряване на качеството. Затова се прилага техниката на израстване чрез повторение на съвършена кристална структура, наречена епитаксия (от гръцки език “епи=над” и “таксис=следвайки определени начин”), като се използват някои реагенти и зародишен кристал.

Важно е да се отбележи, че периодичността на подреждане (тримерната атомна решетка) на атомите в кристала много често зависи от условията на кристализация. Най-често даваният пример е този за въглеродните атоми, които при нормална температура и налягане изграждат графита (въглен), но крайно високи температура и налягане водят до образуване на диаманта. Тази способност за израстване в различни форми се нарича полиморфизъм.

Поради високата термична стабилност на SiC, трябва да бъде отдадено голямо количество енергия на материала, за да е възможно кристалното израстване. Обичайно използваната техника за израстване изисква температури над 2200°С. Необходимостта от високи температури прави процеса на израстване много труден за контролиране. Нещо повече, тези условия позволяват израстването само на хексагоналните политипове (6H и 4H), тъй като политипа 3C е стабилен при по-ниски температури (под 2000°С), където енергията отдавана на атомите, не е достатъчна за кристално израстване.

Два съществени проблема трябва да бъдат разрешени, за да бъде възможно получаването на кристали от 3C-SiC, подходящи за използване в електронни приложения:

1) да се намери подходящ зародиш за епитаксия на 3C (т.к. не е достъпен кристал от 3C с достатъчно добро качество);

Настоящият MANSiC консорциум събира групи, развиващи тези нови технологии за кристално израстване заедно с други европейски лаборатории с международно призната експертност в областта на SiC за електронни приложения. Тези общи усилия със сигурност биха позволили разработването на алтернативен, европейски търговски източник за кристали от 3C-SiC с по-добро качество от съществуващия комерсиален продукт. Такъв материал с подобрени качества ще бъде характеризиран и тестван за първи път (от полиране на повърхността до създаване на прибори) с крайна цел създаване на устройства с нови и/или подобрени характеристики.