PVT法摻鍺碳化矽單晶製備、結構及性能研究

《PVT法摻鍺碳化矽單晶製備、結構及性能研究》是依託山東大學，由陳秀芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：PVT法摻鍺碳化矽單晶製備、結構及性能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳秀芳
• 依託單位：山東大學

中文摘要

碳化矽（SiC）單晶具有寬頻隙、高熱導率、高飽和電子漂移速率等優點，已成為高溫、高頻、大功率半導體器件的優選材料。但摻鍺碳化矽單晶材料具有可調節晶格參數，減少與外延層失配度，調節能帶，減小接觸電阻，控制晶型及點缺陷等優點，在半導體照明、電力電子器件、光子器件和能帶工程領域具有重要研究價值和套用前景。本項目擬創新性地採用物理氣相傳輸（PVT）法在碳化矽源粉中摻入鍺元素生長碳化矽單晶。本項目擬圍繞兩個關鍵科學問題：1. 摻鍺碳化矽單晶生長熱力學和動力學機制；2. 摻鍺碳化矽單晶能帶調控機制，開展摻鍺碳化矽晶體理論研究、材料生長和結構性能測試三項工作。探索鍺元素摻雜技術、缺陷控制技術、應力抑制技術、物理性能調控技術，力求生長出高質量單晶，並能進行器件套用，實現新方法、新晶體、新套用的突破。本項目的成功實施將實現寬禁帶SiC功能晶體的創新研究，豐富功能材料學科，填補國內空白，具有重大套用價值。

結題摘要

SiC作為第三代半導體材料，具有禁頻寬度大、熱導率高、擊穿電場強度大、載流子飽和遷移速度高等優點，在半導體照明、航空航天、電力電子、微波通訊等高溫電子以及高頻大功率器件的領域，具有廣闊套用前景。目前SiC單晶的研究工作的重心主要在n型和半絕緣類型上，較少關注IV族元素的摻雜。經過研究發現，摻雜Ge會影響SiC晶體結構，使晶格參數和能帶結構發生改變，Ge元素可以降低SiC器件的接觸電阻，提高其遷移率。因此，通過調整Ge元素的摻雜量，可以提高SiC器件的性能。目前，國內尚未有PVT法生長Ge摻雜SiC單晶的研究。本項目利用PVT法生長出Ge摻雜SiC單晶，並加工得到“開盒即用”的襯底片。其Ge摻雜濃度可達到1.19×1019/cm3，具有優良的電學性質，為提高SiC器件的性能奠定堅實的材料基礎。本項目掌握了Ge摻雜SiC單晶的生長方法，理清了Ge摻雜對SiC的結構性能及晶體質量的影響，生長出高質量Ge摻雜SiC晶體，技術指標為微管密度2個/cm2，搖擺曲線半峰寬29弧秒，Ge摻雜濃度1.19×1019/cm3。