生长气体流量对SiC单晶缺陷的影响

实现了熔融KOH进行SiC体单晶择优腐蚀估测缺陷密度的方法.本文报道了采用该技术对体SiC单晶缺陷密度估测的结果.腐蚀会在Si面形成六边形腐蚀坑,在C面形成圆形腐蚀坑.腐蚀速率和蚀坑形状与SiC生长工艺有关.对在高生长气流量下用PVT工艺制备的SiC样品,其刃位错、螺位错与微管密度分别为2.82×105,94和38cm-2;对在低生长气流量下用PVT工艺制备的SiC样品,其上述缺陷密度分别为9.34×105,2和29cm-2.结果表明:随着生长气体流量的增加,由于避免了N2掺杂,刃位错密度下降.     

生长气体流量对SiC单晶缺陷的影响

实现了熔融KOH进行SiC体单晶择优腐蚀估测缺陷密度的方法.本文报道了采用该技术对体SiC单晶缺陷密度估测的结果.腐蚀会在Si面形成六边形腐蚀坑,在C面形成圆形腐蚀坑.腐蚀速率和蚀坑形状与SiC生长工艺有关.对在高生长气流量下用PVT工艺制备的SiC样品,其刃位错、螺位错与微管密度分别为2.82×105,94和38cm-2;对在低生长气流量下用PVT工艺制备的SiC样品,其上述缺陷密度分别为9.34×105,2和29cm-2.结果表明:随着生长气体流量的增加,由于避免了N2掺杂,刃位错密度下降.     

碳化硅单晶生长方面取得重大进展

近日 ,中科院物理所陈小龙研究员领导的科研小组在碳化硅 (SiC)晶体生长方面取得了重大进展。他们在自行研制的高温生长炉上 ,解决了物理气相传输法中生长SiC晶体的一些关键物理化学问题 ,成功地生长出了直径为 2英寸的SiC晶体 ,其X -射线衍射摇摆曲线达到 2弧分 ,微管密度已少于 10 0个 /cm2 (10× 10mm2 样品 ) ,这些表征SiC晶体质量的重要参数指标超过了目前Cree公司的部分商品的指标 ,为SiC单晶的国产化奠定了基础。以碳化硅 (SiC)及GaN为代表的宽禁带材料 ,是继Si和GaAs之后的第三代半导体。与Si相比 ,SiC具有宽禁带 (Si的 2…     

气相输运法大尺寸ZnO单晶生长的传输过程控制

研究了化学气相传输法(CVT)生长ZnO单晶的传输过程、动力学和生长机理,分析了CVT法的传输机理、效率以及温场对传输速率和晶体生长的影响.利用气相-固相单晶成核和生长动力学理论研究了制约单晶生长速度和晶体质量的因素.我们得到的不同条件下ZnO单晶CVT生长的实验结果和现象与理论分析一致,获得了ZnO单晶生长的理想条件和高质量的大尺寸ZnO单晶材料.     

气相输运法大尺寸ZnO单晶生长的传输过程控制

研究了化学气相传输法(CVT)生长ZnO单晶的传输过程、动力学和生长机理,分析了CVT法的传输机理、效率以及温场对传输速率和晶体生长的影响.利用气相-固相单晶成核和生长动力学理论研究了制约单晶生长速度和晶体质量的因素.我们得到的不同条件下ZnO单晶CVT生长的实验结果和现象与理论分析一致,获得了ZnO单晶生长的理想条件和高质量的大尺寸ZnO单晶材料.     

铟掺杂ZnO体单晶的生长及其性质

研究了In掺杂n型zno体单晶的化学气相传输法生长和材料性质.利用霍尔效应、x射线光电子能谱、光吸收谱、喇曼散射、阴极荧光谱等手段对晶体的特性和缺陷进行r分析.掺In后容易获得浓度为1018～lO19cm-3的n型ZnO单晶,掺人杂质的激活效率很高.随着掺杂浓度的提高,znO单晶的带边吸收和电学性质等发生明显的变化.分析了掺In-ZnO单晶的缺陷及其对材料性质的影响.     

铟掺杂ZnO体单晶的生长及其性质

研究了In掺杂n型zno体单晶的化学气相传输法生长和材料性质.利用霍尔效应、x射线光电子能谱、光吸收谱、喇曼散射、阴极荧光谱等手段对晶体的特性和缺陷进行r分析.掺In后容易获得浓度为1018～lO19cm-3的n型ZnO单晶,掺人杂质的激活效率很高.随着掺杂浓度的提高,znO单晶的带边吸收和电学性质等发生明显的变化.分析了掺In-ZnO单晶的缺陷及其对材料性质的影响.     

用体式显微镜研究SiC单晶中的微管缺陷

用拉曼光谱、X射线双晶衍射仪以及体式显微镜,对升华法生长的6H-SiC单晶品质、SiC单晶中的微管缺陷进行表征.通过对SiC单晶腐蚀前后的微管数目比较发现,微管尺寸和其所形成的腐蚀坑大小并不是呈线性关系,腐蚀前后用体式显微镜观察到的微管数目大致相等.从实验数据发现,微管的尺寸有最小值,这给SiC微管密度分布,提供了一种无损检测方法.     

物理气相传输法生长大尺寸AlN晶体及其性质表征

利用物理气相传输法生长了直径40～50 mm、厚约8～10 mm的AlN多晶锭,最大晶粒尺寸为5 mm.用喇曼散射和阴极荧光谱研究了AlN晶体的结晶质量、缺陷和结构特性.分析了不同温度下AlN晶体的导电特性,并确定在AlN晶体中存在一个激活能约为0.98eV的深能级缺陷.结合这些结果分析了PVT法生长条件对AlN体单晶生长和晶体质量的影响.     

物理气相传输法生长大尺寸AlN晶体及其性质表征

利用物理气相传输法生长了直径40～50 mm、厚约8～10 mm的AlN多晶锭,最大晶粒尺寸为5 mm.用喇曼散射和阴极荧光谱研究了AlN晶体的结晶质量、缺陷和结构特性.分析了不同温度下AlN晶体的导电特性,并确定在AlN晶体中存在一个激活能约为0.98eV的深能级缺陷.结合这些结果分析了PVT法生长条件对AlN体单晶生长和晶体质量的影响.     

SiC单晶生长及其晶片加工技术的进展

回顾了SiC单晶的发展历史，总结了目前的发展状况，同时介绍了SiC单晶生长所需要的温场和生长工艺，最后介绍了SiC单晶的加工技术. 通过模拟计算与具体实验相结合的方法，调整坩埚在系统中的位置及优化坩埚设计可以得到理想温场. 近平微凸的温场有利于晶体小面的扩展，进而有利于减少缺陷提高晶体的质量. 由于SiC硬度非常高，对单晶后续的加工造成很多困难，包括切割和磨抛. 研究发现利用金刚石线锯切割大尺寸SiC晶体，可以得到低翘曲度、低表面粗糙度的晶片；采用化学机械抛光法，可以有效地去除SiC表面的划痕和研磨引入的加工变质层，加工后的SiC晶片粗糙度可小于1nm.     

Peculiarities of silicon carbide crystal growth under the diffusion mechanism of vapour transfer

In the present work the gas dynamics in the growth zone of SiC crystals is investigated. It is shown that the propagation of SiC vapour from the growth cavity walls towards the lids is effected by diffusion. On this basis the calculation of the concentration distribution of SiC vapour (n), the equilibrium vapour concentration (n_s) and the supersaturation (α = [(n – n_s)/n_s] × 100%) in the crystal growth zone at different radial and axial gradients is carried out by solving the Laplace equation in cylindrical co-ordinates for a stationary case corresponding to the conditions of crystal growth. The results obtained are compared with the available experimental data, which gives the possibility of explaining some of the observed peculiarities during SiC crystal growth from the vapour phase by the sublimation method.     

大直径半绝缘4H-SiC单晶生长及表征

采用升华法稳定地生长出7.62 cm半绝缘4H-SiC单晶。通过优化钒掺杂工艺获得了均匀分布的电阻率1011Ω·cm。用激光拉曼光谱仪对晶片进行扫描,结果表明SiC单晶晶型为4H晶型。半绝缘4H-SiC单晶微管密度最好结果小于2 cm-2。用高分辨X射线衍射术表征了7.62 cm 4H-SiC单晶衬底片的结晶质量,（0004）衍射摇摆曲线半峰宽为40＂,说明晶体结晶性较好。     

Simulation of heat and mass transfer during growth of silicon carbide single crystals

Interest in silicon carbide as a semiconductor suitable for fabricating devices operating under extreme conditions has increased sharply in recent years. The main problem now lies in the mass production of silicon carbide single crystals with a low defect density and high crosssectional uniformity of the properties. This study involves a numerical simulation of heat and mass transfer processes during growth of SiC single crystals by the sublimation method. The results obtained make it possible to trace the effect of the growth conditions on the temperature distribution and the distribution of the main components in the vapor phase, as well as the radial profile of the rate of growth of a single crystal for different stages of growth process. Fiz. Tekh. Poluprovodn. 31, 794–799 (July 1997)     

大尺寸碳化硅单晶生长环境研究

针对基于物理气相输运法的碳化硅(SiC)单晶生长系统,考虑对流换热的影响建立了传热与传质数学模型,并采用数值模拟的方法研究了其生长系统内的温度场与气相流场.研究表明:坩埚内温度、温度梯度以及加热效率随线圈匝间距与线圈直径的增加而逐渐降低.旋转坩埚可有效解决因线圈螺旋形状而导致的温度场不均匀性.通过不断调整线圈与坩埚之间的相对高度,可保证高品质晶体生长所需的最优温度场环境.此外,坩埚内径尺寸的增加,会加剧其内部自然对流效应.     

Bulk growth of single crystal silicon carbide

Silicon carbide (SiC) is a promising wide bandgap semiconductor material particularly suitable for future high power devices operable at high temperatures (>200 °C), at high frequencies, and in harsh environments (chemical and radiation) due to its unique physical and crystallographic properties. The absence of SiC liquid phase, under easily achievable growth conditions of pressure and temperature has created unique challenges for crystal growers.This paper reviews the basics of bulk growth processes, including source sublimation, mass transport of the Si and C species to the growing seed and crystallization. The growth process is shown to be a self-congruent phenomenon where the mass transport of the vapor species and the heat dissipation at the surface of phase transformation are interrelated. This process results in reduction of the growth velocity as a function of crystal thickness. Major mechanisms of defect generation in the grown crystal are discussed.     

SiC晶体生长和应用

介绍了作为半导体材料应用的ＳｉＣ的主要性能，晶体生长研究进展及器件研制现状。     

PVT生长掺V SiC单晶的扫描电镜二次电子像衬度

在用SEM观察沿单晶生长方向切割掺V SiC晶片时,发现其二次电子像存在衬度。表现为先生长部分较明亮,后生长部分较暗淡,中间存在明显突变。在用PVT生长掺V SiC单晶时,SiC单晶中同时含有浅施主N和深受主杂质V是补偿半导体。从补偿半导体载流子浓度计算出发,建立了二次电子像衬度与载流子浓度的对应关系,很好解释了这一实验现象。结果表明,SiC单晶生长过程中随着浅施主N的减少,n型载流子的浓度逐步减少;当其浓度与V相当时,载流子浓度突变,可瞬间减少10个量级,此后又缓慢减少。正是这种载流子的突变引发了扫描电镜二次电子像衬度。     

Selective Growth of CdTe on Nano-patterned CdS via Close-Space Sublimation

Selective-area deposition of CdTe on CdS via close-space sublimation is used to study the effect of window size (2 μm and 300 nm) on grain growth. The basic fabrication procedures for each of the layers (CdS, SiO₂, and CdTe) and for achieving selective-area growth are presented. Selective-area growth of both micro- and nano-scale CdTe islands on CdS substrates using close-spaced sublimation is demonstrated. Scanning electron microscopy and electron backscatter diffraction microstructure analysis show that the micro-scale CdTe islands remain polycrystalline. However, when the island size is reduced to 300 nm, single crystal CdTe can be achieved within the windows. The CdTe grains were most often in the (101) orientation for both the micro- and nano-sized CdTe islands.     

PVT法生长大直径SiC晶体粉源的热特性及对生长的影响

研究了SiC粉料的空隙率对晶体生长的影响.分析比较了当粉料取不同空隙率时粉料中以及生长腔内温度分布的异同,并结合实验研究了生长腔内等温线的不同形状和生长晶体表面形貌之间的关系.数值计算和实验结果均表明,生长腔内等温线的形状直接决定着生长晶体的表面形貌;粉源内较大的空隙率有利于粉的有效升华和晶体的稳定生长.