大尺寸SiC晶體的生長缺陷及退火改性研究.pdf

1、SiC晶體具有寬帶隙、高臨界電場、高熱導(dǎo)率、高載流子飽和漂移速度等特點(diǎn)，在高溫、高頻、大功率及抗輻射等方面具有巨大的潛力，是重要的第三代半導(dǎo)體材料，但微管、位錯(cuò)等缺陷的存在嚴(yán)重制約了SiC晶體在器件上的應(yīng)用。
　　本課題對PVT法制備的SiC晶體退火前后的結(jié)構(gòu)及缺陷進(jìn)行了分析。分別采用XRD、拉曼光譜儀、X射線雙晶衍射儀、同步輻射白光形貌術(shù)對SiC晶體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。利用化學(xué)腐蝕法對SiC晶體的微管、位錯(cuò)等缺陷進(jìn)行顯微觀察，總結(jié)了

2、微管的形貌特征，并利用同步輻射白光形貌術(shù)對SiC晶體的位錯(cuò)缺陷進(jìn)行研究，計(jì)算了SiC晶體的位錯(cuò)密度。分別采用1400℃、1600℃、1800℃氬氣保護(hù)條件下退火1個(gè)小時(shí)，然后經(jīng)過氧化、酸洗、機(jī)械拋光對退火過的SiC晶體進(jìn)行了后期處理。通過低溫光致發(fā)光譜儀(LTPL)、電子順磁共振譜儀(EPR)對SiC晶體的點(diǎn)缺陷隨溫度的變化進(jìn)行分析。主要研究結(jié)果如下：
　　第一，通過多種表征方法對所制備的SiC晶體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，表明該SiC晶

3、體為4H-SiC晶體，具有明顯的六方對稱性，且在退火后沒有發(fā)生變化。
　　第二，通過對SiC晶體進(jìn)行KOH腐蝕處理，在SiC晶體表面獲得形狀規(guī)則、尺寸合適的六方腐蝕坑，得到位錯(cuò)、微管的直觀形貌圖。通過對勞埃斑點(diǎn)的放大圖像進(jìn)行分析，觀察到黑色的位錯(cuò)線條，并計(jì)算得到位錯(cuò)密度為1.9×103cm-2。
　　第三，LTPL結(jié)果表明，SiC晶體中存在的空位、反空位、空位對等點(diǎn)缺陷在1400℃、1600℃退火后有所減少，但在1800℃退