PVT法生長SiC單晶中V摻雜行為研究.pdf

1、半絕緣碳化硅單晶(SI-SiC)是非常有吸引力的微波大功率電子器件襯底材料。大部分SI-SiC材料由物理氣相傳輸(PVT)工藝生長，該工藝包括碳化硅粉的升華，升華產物的輸運和結晶三個過程。有兩種SI-SiC材料，其一為高純SI-SiC，稱為HPSI-SiC，其二為摻釩SI-SiC。本文研究內容限于PVT生長摻釩SI-SiC的理論和技術問題。
　　 通常情況下，如果不故意摻雜和采取其它工藝措施，PVT法生長的SiC是n型，這是由于

2、吸附空氣中的氮可形成非故意摻雜。摻釩SI-SiC由釩的深受主補償?shù)臏\施主能級。本文從理論上討論了一個淺施主和多個深受主的補償模型。并進一步綜述了SiC中的雜質和本征缺陷能級。這對于半絕緣SiC材料設計將非常有幫助。
　　 多個熱力學參數(shù)影響晶體生長速率，它們是系統(tǒng)溫度、升華區(qū)與結晶區(qū)溫度差、氬氣壓力和源粉到籽晶距離。這些參數(shù)同時影響釩的升華、輸運行為。但影響程度不同，例如，溫度升高，晶體中釩的摻入濃度可能增加，也可能減少；升華

3、區(qū)與結晶區(qū)溫度差提高，或氬氣壓力減少，晶體中釩的摻入濃度減少可能性大；源粉到籽晶距離減小，晶體中釩的摻入濃度減少。經過這些理論分析與試驗，我們實現(xiàn)了V濃度相對可控，并成功研制出摻釩2英寸半絕緣4H和6H-SiC，且在所研制的半絕緣4H-SiC襯底上制備出MESFET器件。
　　 本文也研究了結晶區(qū)單晶生長前沿溫度和結構對釩摻入的影響，試驗結果表明：結晶區(qū)溫度低時，釩摻入量明顯變小，過剩的釩以析出相的形式生長于晶體表面。這種析出相