1. 研究目的与意义(文献综述)
碳化硅(silicon carbide,sic)由si原子与c原子组成,作为一种宽禁带半导体,它是继第一代半导体 si,第二代半导体gaas、inp、gap等之后重要的第三代宽禁带半导体材料。其具有大的禁带宽度、较高的击穿电压,耐高温,耐腐蚀,高的热传导率等特点。相比其它半导体材料,sic在机械强度、抗高温、抗腐蚀、耐磨损等方面具有较大的优势,是研制此类半导体微电子元器件与电路的理想材料,尤其是在苛刻的环境下更是首选。sic器件及其电路在国防安全、石油钻探、航空航天、无线通讯及大规模电网等方面具有广泛的应用前景。且因其与石墨烯之间有着良好的晶格匹配型性,可以通过外延得到大面积、高质量的石墨烯。使得sic的应用更加广泛。
sic拥有同质多型的晶体特点,目前已发现同质异构体的就多达200多种。根据si-c双原子层堆叠特征的不同形成不同的异构体,其中最引人关注的,也是半导体领域最常见的是具有立方闪锌矿结构的3c-sic和六方纤锌矿结构的4h-sic和6h-sic。3c-sic与六方结构碳化硅相比拥有更大的击穿电压与电子迁移率,且更易在较低温度下(低于1300℃)合成。3c-sic是唯一能够在在硅(si)基板上生长的碳化硅材料。
目前制备sic薄膜的方法主要分为化学气相沉积和物理气相沉积法。物理气相沉积法主要包括溅射法、分子束外延法等;化学气相沉积主要分为tcvd、hfcvd、apcvd、lpcvd等。然而,物理气相沉积法的沉积速率过低(小于每小时3微米),化学气相沉积同样具有生长速率也较低(小于每小时10微米)且薄膜结构不均匀等缺点。激光cvd可大幅提高传统cvd的薄膜生长速率,并调控薄膜生长取向、显微结构与化学成分。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备:使用si(111)基片作为衬底;甲烷等气体作为碳源利用激光cvd进行碳化,并进行后续以hdms作为前躯体进行生长sic。
材料表征:对碳化缓冲层及sic薄膜进行结构表征和表面形貌观察,通过x射线衍射物相分析(xrd)、小角掠入射x射线衍射物相分析(gixrd)、透射电子显微分析(tem)、扫描电子显微分析(sem)、x射线光电子能谱分析(xps)等表征手段对物相、取向、显微结构、表面形貌及元素价键进行分析。
3. 研究计划与安排
3.进度安排
1) 第1周查阅文献,总结国内外研究现状;
2) 第2-3周明确实验目的、拟定实验方案并完成开题报告;
3) 第4周完成英文文献翻译;
4. 参考文献(12篇以上)
1). t.fuyuki. heterointerf —control and epitaxial growth of 3c-sic on si by gas source molecular beam epitaxy. phys. status solidi 359 (1997).
2). attenberger, w., lindner, j., cimalla, v. pezoldt, j. structural and morphological investigations of the initial stages in solid source molecular beam epitaxy of sic on (111)si. mater. sci. eng. b 61-62, 544–548 (1999).
3). henke, s., philipp, m., rauschenbach, b. stritzker, b. formation of epitaxial β-sic layers by fullerene-carbonization of silicon(001): a comparison between the use of c60 and c70 molecules. mater. sci. eng. b 36, 291–294 (1996).
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