Die jüngsten Fortschritte beim Wachstum epitaxialer SiC-Filme auf Si werden im Überblick dargestellt. Die grundlegenden klassischen Methoden, die derzeit für das Wachstum von SiC-Schichten verwendet werden, werden diskutiert und ihre Vor- und Nachteile werden untersucht. Die Grundidee und der theoretische Hintergrund für ein neues Verfahren zur Synthese epitaktischer SiC-Schichtenauf Si gegeben sind. Es wird gezeigt, dass sich die neue Methode deutlich von den klassischen Techniken des Dünnschichtwachstums unterscheidet, bei denen die Verdampfung der Atome auf die Substratoberfläche ausgenutzt wird. Das neue Verfahren basiert auf der Substitution einiger Atome in der Siliziummatrix durch die Kohlenstoffatome, um die Moleküle von Siliziumkarbid zu bilden. Es wird gezeigt, dass der folgende Prozess der SiC-Keimbildung allmählich abläuft, ohne die kristalline Struktur der Siliziummatrix zu zerstören, und die Orientierung eines gewachsenen Films wird durch die ursprüngliche kristalline Struktur der Siliziummatrix vorgegeben (nicht nur durch die Substratoberfläche wie in herkömmliche Methoden des Filmwachstums). Ein Vergleich des neuen Verfahrens mit anderen Epitaxietechniken wird gegeben.

Das neue Verfahren der Festphasenepitaxie, das auf der Substitution von Atomen und der Erzeugung von Dilatationsdipolen basiert, löst eines der Hauptprobleme der Heteroepitaxie. Es ermöglicht die Synthese von ungespannten Epitaxialfilmen mit geringen Defekten und einem großen Unterschied zwischen den Gitterparametern des Films und des Substrats ohne Verwendung zusätzlicher Pufferschichten. Dieses Verfahren hat ein weiteres einzigartiges Merkmal, das es von den klassischen Techniken des Wachstums von SiC-Filmen unterscheidet – es ermöglicht das Wachstum von SiC-Filmen mit hexagonalen Polytypen. Eine neuartige Phasenumwandlung in Festkörpern durch chemische Umwandlung eines Stoffes in einen anderen wird theoretisch beschrieben und experimentell aufgezeigt. Diese Art der Phasenumwandlung und der Mechanismus einer breiten Klasse heterogener chemischer Reaktionen zwischen Gas- und Festphasen,SiC-Epitaxieschichten aufgrund der chemischen Wechselwirkung von CO-Gas mit der monokristallinen Siliziummatrix. Die Entdeckung dieses Mechanismus liefert eine neue Art von Templat: nämlich Substrate mit Puffer-Übergangsschichten für das Aufwachsen von Halbleitern mit großer Lücke auf Silizium. Es wird über die Eigenschaften einer Vielzahl heteroepitaxialer Filme aus Halbleitern mit großer Bandlücke (SiC, AlN, GaN und AlGaN) berichtet, die auf einem SiC/Si-Substrat durch Festphasenepitaxie aufgewachsen sind. Gewachsene Filme enthalten keine Risse und haben eine Qualität, die ausreicht, um mikro- und optoelektronische Vorrichtungen herzustellen. Außerdem werden die neuen Fähigkeiten bei der Synthese von großen (150 mm Durchmesser) SiC-Schichten mit geringen Defekten auf Si-Substraten demonstriert.