SiC晶体生长中气相组分输运特性

针对物理气相传输(PVT)法生长碳化硅(SiC)晶体,建立了一个二维生长动力学模型研究SiC生长腔内气相组分输运特性,该模型考虑了氩气与气相组分之间的流动耦合,Stefan流和浮力影响.研究表明:在压力较低的情况下,自然对流对气相组分的输运过程影响很小,可以忽略,而当压力增高时,自然对流强度显著增大,不可忽略.其次,随着生长温度升高对流的作用增强,生长腔内输运过程由扩散向对流转变,最终对流主导组分的输运过程.随着压力升高对流作用减弱,扩散为气相组分主要输运方式.     

碳化硅邻晶面外延生长机制的动力学蒙特卡罗模拟

用动力学蒙特卡罗方法研究了3C-SiC(111)邻晶面的外延生长机制.生长温度、沉积速率和平台宽度对邻晶面外延生长模式有着重要的影响.模拟结果显示:在温度较低的情况下,晶体表面离散的分布着数量众多的晶核,其生长模式为二维岛核生长模式.当生长温度升高时,岛核主要分布于台阶边缘,晶体生长方式则转变为台阶推进与岛核成长共生的生长模式.其次,在沉积速率较低时,晶体主要生长方式为台阶推进模式,随着沉积速率增加,晶体生长模式则转变为二维岛核生长模式.最后,岛核密度随平台宽度的增加而增加,在较低温度下,平台宽度对岛核密度的影响更加明显.     

基于蒙特卡罗方法的4H-SiC(0001)面聚并台阶形貌演化机理

针对SiC外延生长中微观原子动力学过程,建立了一个三维蒙特卡罗模型来研究偏向■或■方向4H-SiC(0001)邻晶面上台阶形貌演化过程,并且利用Burton-Cabera-Frank理论分析了其形成机理.在蒙特卡罗模型中,首先建立了一个计算4H-SiC晶体生长过程的晶格网格,用来确定Si原子和C原子晶格坐标以及联系它们之间的化学键;其次,考虑了原子在台阶面上的吸附、扩散,原子在台阶边上的附着、分离以及传输等过程;最后,为了更加详细地捕捉微观原子在晶体表面的动力学过程信息,该模型把Si原子和C原子分别对待,同时还考虑了能量势垒对吸附原子影响.模拟结果表明:在偏向■方向的4H-SiC(0001)邻晶面,有一个晶胞高度的聚并台阶形貌形成,而对于偏向■方向的邻晶面,出现了半个晶胞高度的聚并台阶形貌,该模拟结果与实验中观察到的结果相符合.最后,利用Burton-Cabera-Frank理论对聚并台阶形貌演化机理进行了讨论.