宽禁带碳化硅单晶衬底及器件研究进展

碳化硅作为第三代宽禁带半导体的核心材料之一,相对于传统的硅和砷化镓等半导体材料,具有禁带宽度大、载流子饱和迁移速度高,热导率高、临界击穿、场强高等诸多优异的性质。基于这些优良的特性,碳化硅材料是制备高温电子器件、高频大功率器件的理想材料。近年来在碳化硅材料生长和器件制备方面取得重大进展,对碳化硅材料特性和生长方法进行回顾,并研究了碳化硅光导开关偏压、触发能量、导通电流之间的关系,以及开关失效情况下电极表面的损伤情况。     

SiC衬底上外延石墨烯的氢插入及表征

使用热解法在4H-SiC硅面制备出单层石墨烯,而后将石墨烯置于氢气气氛下退火,使氢插入到缓冲层与SiC衬底之间.利用X射线光电子能谱对氢插入后的化学键变化进行了表征.样品的碳1s能谱中碳元素由SiC衬底、石墨烯及缓冲层共同构成.对不同氢气退火温度下各组分的强度进行采集与分析,并分别与相应的拉曼光谱数据进行对比.结果表明,低于800℃退火温度会造成氢插入的不完全,但当退火温度超过1200℃后,插入的氢将被释放.为获得较优的氢插入效果,需要选择1000℃左右的氢气退火温度.     

碳化硅陶瓷密封材料上沉积复合金刚石薄膜

利用直流辉光等离子体化学气相沉积(DC-GD CVD)设备在碳化硅(SiC)密封材料上沉积复合金刚石薄膜(ICD).实验通过两步工艺,先在SiC上沉积一层微米金刚石薄膜(MCD),然后再沉积一层纳米金刚石薄膜(NCD)形成复合金刚石薄膜(ICD).通过场发射扫面电镜和拉曼测试,研究了MCD、NCD和ICD薄膜的表面形貌和材料结构.各种金刚石薄膜利用轮廓仪、划痕测试和摩擦磨损测试其力学性能.结果显示ICD薄膜既有较强的结合力,其摩擦系数也较低.ICD薄膜涂层的SiC密封环的摩擦系数为0.08 ～0.1.     

Al2O3/Y2O3复合助剂对碳化硅蜂窝陶瓷烧结性能的影响研究

以碳化硅为主要原料,以羟丙基甲基纤维素(HPMC)为粘结剂,以Al2O3和Y2O3作为复合烧结助剂,采用挤出成型工艺制备出碳化硅多孔蜂窝陶瓷.探究了复合助剂Al2O3/Y2O3的加入量对蜂窝陶瓷物相组成和微观形貌的影响;研究了烧结温度对碳化硅陶瓷物相、微观形貌以及孔隙率、线收缩率、体积密度、抗压强度的影响规律.结果表明:Al2O3/Y2O3复合助剂的加入量增大和烧结温度的提高,陶瓷液相量增多;在钇铝石榴石(YAG)的共晶点1760 ℃附近,更易于析出结晶形成YAG相.烧结温度升高,陶瓷收缩率增大;体积密度和抗压强随烧结温度变化规律接近;体积密度和抗压强度在1750℃达到最大值分别为1.8 g/cm3和14.09 MPa.     

6H-SiC的A_1(LO)拉曼峰低温温度特性研究

对6H-SiC单品体材料进行了从80到320 K的低温变温拉曼光谱测量,从实验得到的谱图上指认了部分6H-SiC的折叠拉曼峰,重点利用三声子模型和四声子模型分析了A1(LO)光学声子模峰位和线宽在低温下随温度的变化特性.实验发现,随着温度降低,LO声子模谱峰中心向高波数移动,线宽减小;同时发现当温度低于160 K时,无论足谱峰中心位置还是线宽的变化都趋于平缓,这是在常温和高温下观察不到的,说明在160 K以下时A1(LO)谱线线宽是由声子本身的性质决定,温度对线宽的影响几乎可忽略;理论拟合表明,四声子模型更能与实验数据相符,三次、四次非谐振动共同作用,前者是主要过程;温度越低,A1(LO)光学声子寿命越长,这是由于原子热运动的剧烈程度随温度降低而下降,声子弛豫减弱.     

SiC纳米棒的紫外发光研究

采用聚硅氮烷前驱体在高温常压下热裂解的方法制备了3C-SiC纳米棒,在室温下观察到来自纳米棒的378 nm（33?eV） 强紫外发射. 利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和X射线衍射对样品的形貌和结构进行表征,观察到在该结构中存在类似6H-SiC结构的三层堆垛层错. 利用室温荧光光谱和室温荧光衰减曲线研究了强紫外发射的产生机理,紫外发射来源于3C-SiC纳米棒中的三层堆垛层错的发光. 关键词： 碳化硅 纳米棒 光致发光     

Effect of Carbonized Conditions on Residual Strain and Crystallinity Quality of Heteroepitaxial Growth 3C-SiC Films

Heteroepitaxial growth of SiC on n-Si（111） substrates is performed by a low pressure chemicaJ vapor deposition process. The effects of different carbonized temperature and carbonized time on the crystalline quality and the residual strain of 3C-SiC films are discussed. The results show that the residual strain is obviously reduced and the crystalline quality is greatly improved at the best carbonized temperature of 1000℃ and the carbonized time of 5 min. Under these optimized carbonization conditions, thick epitaxial films of about 15 μm with good crystalline quality and low residual strain can be obtained.     

制作高压压砧的新材料--碳化硅宝石

 介绍了碳化硅的一些背景资料,以及人工合成碳化硅宝石的基本原理,说明了碳化硅宝石的主要物理性质。并对碳化硅宝石作为金刚石的替代品,制作成的碳化硅压腔在完成超高压高温实验方面的优势和应用前景进行了评述。     

反应烧结碳化硅球面反射镜的光学加工与检测

介绍了250mm口径、4200mm曲率半径的反应烧结碳化硅球面反射镜光学加工和检测的工艺流程;并按照流程依次介绍了在研磨成型、细磨抛光和精抛光过程中使用的机床、磨具、磨料及采用的工艺参数和检测方法。介绍了在光学加工和检测各个步骤中应注意的问题。展示了加工后250mm口径反应烧结碳化硅球面反射镜的实物照片,并给出了面形精度和表面粗糙度的检测结果:面形精度(95%孔径)均方根值(RMS)为0.037波长(λ=632.8nm),表面粗糙度RMS值达到1.92nm(测量区域大小为603.6ⅹ448.4μm)。     

新能源硅产业硅片切割废砂浆中碳化硅的浮选工艺研究

以煤油做捕收剂,采用泡沫浮选方法回收硅片切割废砂浆的碳化硅.研究了捕收剂浓度、pH值、固液比及粒度对分离效果的影响.结果表明,当捕收剂用量为50 mL ·g-1、pH值为8.3、固液比为3:400 9·mL-1、粒度为8.636μm时,分离效果最佳,此条件下回收的碳化硅纯度为99.08;.