物理气相传输法制备大面积AlN单晶

以自制[0001]正晶向sic衬底为籽晶,采用物理气相传输法制备了直径42 nm、厚度700 μm的AlN单晶层.介绍了晶体生长系统和生长工艺条件;分析了样品的相组成和形貌.结果表明:样品中SiC-AlN界面明晰,AlN单晶层透明、形貌平整,具有微台阶表面特征.Raman光谱和X射线衍射测试显示该层结晶性好,无杂质相,为典型的2H单晶晶型,生长面为标准的c面正晶向.     

物理气相传输法SiC衬底上生长AlN单晶的研究进展

氮化铝(AlN)是直接带隙半导体,具有超宽禁带宽度(6.2 eV)、高热导率[3.2 W/(cm·K)]、高表面声波速率(V_L=10.13×10⁵ cm/s,V_T=6.3×10⁵ cm/s)、高击穿场强和稳定的物理化学性能,是紫外/深紫外发光材料的理想衬底,由此制作的Al_xGa_1–xN材料,还可以实现200～365 nm波段内的连续发光;可以制作耐高压、耐高温、抗辐射和高频的电子器件,是具有巨大潜力的新一代半导体材料。本文介绍了物理气相传输法异质外延生长AlN单晶的原理,并从碳化硅(Si C)衬底上AlN单晶生长研究历程、Al N/SiC衬底生长AlN晶体以及偏晶向SiC衬底生长AlN晶体3个方面综述了SiC衬底上异质外延生长AlN晶体的研究进展。最后简述了SiC衬底上生长AlN单晶面临的挑战和机遇,展望了AlN材料的未来发展前景。     

熔盐籽晶法生长三硼酸锂单晶

一、引言 三硼酸锂晶体(LiB_3O_5,简称LBO)属正交晶系,空间群为P2_1cn,晶胞参数a=5、141(6)(?),b=7.378(4)(?),c=8.446(3)(?),z=4,密度为2.48g/cm~3,Moh′S硬度约为6。它是我所继发现β-BaB_2O_4晶体(BBO)之后,又首先发现的一种新型非线性光学     

气相传输法生长超长AlN晶须

研究了SiC上AlN晶须的气相生长技术.通过对生长温度和压力的调控,获得了六方柱状、台梯状和条带状三种形貌的AlN晶须.柱状晶须长度可达35 mm,直径lμm左右.通过扫描电镜和XRD分析,探讨了AlN晶须形态、结晶取向和生长条件之间的关系.低温、低压、较高饱和度条件下,AlN晶须沿[0001]方向生长,发育为六方细柱.随着生长温度提高,AlN晶须的优先生长面转向{1-102}面,形貌变为笔直的台梯状.继续增加压力,{10-10}面成为优先生长面,晶须呈现卷曲的条带状.     

SiC籽晶上生长AlN单晶的杂质组成及处理

采用物理气相传输法在SiC异质籽晶上制备了AlN单晶。通过Raman光谱仪、X射线衍射仪、二次离子质谱仪和X射线光电子能谱研究了AlN单晶的结晶质量和杂质成分,针对不同的杂质成分提出了相应的处理方式。结果表明:C、O为AlN单晶中的主要杂质元素,其中C元素为非故意掺杂,与AlN单晶的生长环境密切相关,随着生长晶体厚度的增加,C杂质元素的含量逐渐降低。而O元素除了源粉和生长系统中吸附氧外,还与抛光过程中形成的氧化物层有关;经腐蚀和退火处理,AlN表面氧化物的含量大幅降低,N/Al摩尔比接近1;经杂质处理后的AlN单晶片可作为同质生长的籽晶。     

AlN单晶氢化物气相外延生长技术研究进展

氮化铝(AlN)晶体具有超宽禁带、深紫外透明、高热导率、高声速以及高温稳定等优异特能,成为当前半导体领域的关键前沿材料之一。它是氮化镓(GaN)基功率半导体器件和深紫外光电器件的理想衬底,也是深紫外光电器件和声表面波器件领域的关键材料。经过1960年代至今的漫长发展历程,AlN晶体生长相关技术种类繁多,但长期以来缺少较为系统的综述。本文介绍了AlN晶体的晶体结构以及主要的性质、应用场景和要求;对AlN晶体生长技术简要分类,重点阐述氢化物气相外延法(HVPE),从原理、生长区结构、温度、气氛、衬底、工艺、应用技术以及优劣势等层面梳理研究进展;最后,指出当前HVPE AlN技术面临的主要挑战。     

无微管缺陷六英寸SiC单晶的制备

SiC单晶衬底中的微管缺陷对SiC基器件是一种致命的缺陷,会严重影响SiC功率器件的成品率.基于物理气相传输(PVT)法,通过改进生长设计装配制备了绝对零微管缺陷6 in的n型4H-SiC单晶.从结晶学和动力学原理对改进生长设计装配消除微管的机理进行分析,阐明了单晶生长过程中微管分解和闭合的机制.采用的优化生长设计方案...     

无微管缺陷六英寸SiC单晶的制备EI北大核心CSCD

SiC单晶衬底中的微管缺陷对SiC基器件是一种致命的缺陷,会严重影响SiC功率器件的成品率.基于物理气相传输(PVT)法,通过改进生长设计装配制备了绝对零微管缺陷6 in的n型4H-SiC单晶.从结晶学和动力学原理对改进生长设计装配消除微管的机理进行分析,阐明了单晶生长过程中微管分解和闭合的机制.采用的优化生长设计方案不仅有利于提高SiC单晶生长的稳定性,更可以提高SiC单晶的结晶质量,达到快速降低微管缺陷目的.所制备的无微管缺陷、大尺寸6 in n型4H-SiC单晶更加适合制作高压以及特高压功率器件.     

PVT法制备SiC单晶的研究进展

碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料,具有相比于第一、二代半导体更优异的特性,在微电子、光电子等领域有着重要的应用价值。制备得到高质量、大尺寸的SiC单晶是实现其产业应用的前提。PVT法生长SiC单晶是现今的主流生长方法。总结了PVT法生长SiC单晶的四个主要影响因素的研究进展,拟在寻找未来的研究和发展方向。     

微管在6H-SiC单晶生长过程中的演化

采用升华法生长调制掺氮的6H-SiC单晶,其[0001]方向纵切片的掺氮条纹表明,晶体的生长前沿由初始生长阶段的凸形逐渐变成了后续生长阶段近似平坦的形状。发现近似平坦的生长前沿有利于单晶质量的提高。透射光学显微镜观察发现,若微管的延伸方向与6H-SiC晶体的[0001]方向偏离角度较大时,微管变得不稳定而离解消失;微管也可终止于六边形空洞或硅滴处。氮元素掺杂可使6H-SiC晶体的晶格发生畸变,可导致产生新微管。     

稀释气体对化学气相沉积SiC涂层生长行为的影响

以CH3SiCl3-H2为反应气体,采用Ar和H2作为稀释气体。在1100℃、负压条件下,由化学气相沉积制备了SiC涂层,研究了稀释气体对涂层沉积速率、形貌以及晶体结构的影响。以Ar为稀释气体时,随着稀释气体流量的增加沉积速率迅速减小;用Ar作稀释气体制备的SiC涂层相对粗糙,随着Ar流量的增加,晶粒簇之间的空隙较大,涂层变得疏松。XRD分析表明：当稀释气体Ar流量超过200ml／min时,涂层中除了β-SiC外,还逐渐出现了少量的α-SiC。以H2为稀释气体时,当H2流量增加到400ml／min时,涂层的沉积速率迅速增大;以H2为稀释气体制备的SiC涂层致密、光滑,沉积的SiC涂层全部是β-SiC,且具有非常强的(111)晶面取向,涂层中无α-SiC出现。     

添加晶种对水泥熟料显微结构的影响

本研究采用平行对比实验方法，用同质熟料作为晶种加入到水泥生料中，利用ＸＲＤ，ＴＡ，ＳＥＭ／ＥＤＡ等测试方法，对不同煅烧温度下的熟普进行了综合分析，着重探讨了晶种对熟料形成过程的固相反应期、固液相反应期的诱导作用，并通过观察熟料显微在诱导作用面引起的变化，证实晶种可促进产矿物的形成并提高熟料质量。     

化学气相沉积碳化硅薄膜的研究

在较低温度（１３６０℃）下采用化学气相沉积法分别在单晶硅和单晶碳化硅基体上成功地生成多晶和单晶碳化硅膜。用氢气作为载体，反应气相为硅烷为甲烷。当温度低于１３００℃时，生成膜的质量明显降低，易于脱离基体。１３６０℃温度下沉积生成的碳化硅膜与基体附着力强，不易被磨擦掉。ＸＲＤ和ＩＲ分析表明生成的ＳｉＣ膜为六方结构型的ａ－ＳｉＣ。运用同位素１２Ｃ和１３Ｃ进行了在Ｓｉ１２Ｃ单晶基体上外延生长Ｓｉ１３Ｃ膜层     

磷酸钛氧铷晶体生长和若干性质的研究

采用熔盐法生长了15×44×34mm的磷酸钛氧铷单晶。报道了它的XRD数据、折射率、位相匹配曲线、电光系数、介电常数、铁电相变,电导率及自发电流现象。介电常数随温度的变化显示了二缎相变发生在829±1℃。     

自然对流对于熔体生长中小面化的影响

应用基于边界保角变换技术的Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元方法,研究熔体生长中动力学效应和自然对流的耦合作用探究了对流对生长系统中的温场分布、相界面２以及界面过冷度的影响。研究结果表明：自然对不充可使相界面的弯曲度减小,界面的相对位置降低,同时,对流使得小面端点处的夹角变得圆滑,小面域和粗糙面域的界线变得不明显,相应地,小面尺寸有所减小。     

凝胶中络合物浓度分布对CuI晶体生长的影响

采用改进的浓度控制的络合解络法在硅凝胶中生长出形状规则的CuI单晶.通过分光光度法测量铜离子浓度,分析了硅凝胶中络合物浓度和浓度梯度对晶体生长的影响.实验发现:要获得形貌规则且尺寸较大的CuI单晶,在晶体生长区必须维持一个低而稳定的络合物浓度和浓度梯度.就浓度递减法而言,生长区的浓度和浓度梯度一般可分别控制在0.01～0.03 mol/L范围和0.012 mol/(L·cm)左右,这样生长区的过饱和度可以维持在一个使晶体缓慢生长的水平.为更好地调控凝胶中络合物的浓度分布,通过浓度递增法研究了络合物的扩散规律,得到其平均扩散系数为1.521×105cm2/s,这一结果可为实验方案的进一步优化提供依据.     

低温化学气相沉积SiC涂层显微结构及晶体结构研究

在CH_3SiCl_3-H_2体系中,采用化学气相沉积法(CVD)在1000～1300℃制备了SiC涂层。研究了SiC涂层的沉积速率和温度之间的关系,发现低温化学气相沉积SiC为动力学控制过程,反应的表观活化能为85～156 kJ/mol。SiC涂层的外观颜色及涂层表面的显微结构随沉积温度变化而呈现规律的变化:当沉积温度<1150℃时,SiC涂层的外观颜色为银白色,涂层表面致密、光滑;当温度≥1150℃时,SiC涂层外观颜色逐渐变暗,涂层表面变得疏松、粗糙。利用XRD分析了不同沉积温度下SiC涂层的晶体结构,随着温度的升高,SiC涂层的结晶由不完整趋向于完整;当沉积温度≥1150℃,SiC涂层的XRD谱图中除了β-SiC外还出现了少量α-SiC。     

碳化硅超细粉末形核生长过程的研究

用热化学气相合成法制备的超细SiC粉末的组织结构,保留了许多与形核生长过程直接有关的许多特点,为用高分辨电子显微术研究其形核生长过程提供了有利条件。据此,本文讨论了SiC超细粉末形成的主要机制——均相形核生长过程。它可分为5个主要方面:非晶相核的形成;SiC旋涡状生长及受阻;亚稳的SiC旋涡的析晶;聚结;表面非晶SiC的形成。另外,也分析了固态Si上的SiC的异相成核、外延以及固态Si的碳化过程。