PVT法生长4H-SiC单晶工艺的初步探索

摘要

4H-SiC因其载流子迁移率在各种α-SiC同质异晶型中最高而成为开发SiC电力电子器件的主要材料。然而，由于其生长条件比较苛刻，采用PVT法生长的4H-SiC晶体中通常含有异晶型、堆垛层错等缺陷，这严重影响了晶体的实际应用。
　　 在本课题组已开发成功的6H-SiC晶体生长工艺基础上，分别采用6H-SiC和4H-SiC晶片作为籽晶，成功开发了制备4H-SiC单晶体的基本工艺；同时利用拉曼光谱(Micro-Ramanspectroscopy)、透射电子显微镜(Transmissionelectronmicroscope)、光学显微镜等测试手段对4H-SiC生长样品进行了分析，探讨了晶体中各种缺陷的产生原因及其抑制方法。
　　 论文获得的主要结论如下：
　　 1.以6H-SiC籽晶的C面为生长面，并在生长过程中掺入适量的高纯氮气可以转型生长4H-SiC晶体；不过所获得的晶体中往往含有异晶型夹杂、堆垛层错、微管蔟等缺陷，这主要归因于籽晶品质、生长压强、温场分布等工艺条件的影响。
　　 2.以高品质4H-SiC籽晶的C面为生长面，以[1100]方向为生长方向，在重掺氮条件下，通过降低生长压强以及改变坩埚结构可制备具有较高结晶质量的4H-SiC单晶体。