4H-SiC同质外延生长Grove模型研究

本文通过对4H-SiC同质外延化学反应和生长条件的分析,建立了4H-SiC同质外延生长的Grove模型,并结合实验结果进行了分析和验证.通过理论分析和实验验证,得到了外延中氢气载气流量和生长温度对4H-SiC同质外延生长速率的影响.研究表明:外延生长速率在衬底直径上为碗型分布,中心的生长速率略低于边缘的生长速率;随着载气流量的增大,生长速率由输运控制转变为反应速率控制,生长速率先增大而后逐渐降低;载气流量的增加,会使高温区会发生漂移,生长速率的理论值和实验出现一定的偏移;随着外延生长温度的升高,化学反应速率和气相转移系数都会增大,提高了外延速率;温度对外延反应速率的影响远大于对生长质量输运的影响,当温度过分升高后,外延生长会进入质量控制区;但过高的生长温度导致源气体在生长区边缘发生反应,生成固体粒子,使实际参与外延生长的粒子数减少,降低了生长速率,且固体粒子会有一定的概率落在外延层上,严重影响外延层的质量.通过调节氢气流量,衬底旋转速度和生长温度,可以有效的控制外延的生长速度和厚度的均匀性.     

N型4H-SiC同质外延生长

利用水平式低压热壁CVD (LP-HW-CVD) 生长系统,台阶控制生长和衬底旋转等优化技术,在偏晶向的4H-SiC Si(0001) 晶面衬底上进行4H-SiC同质外延生长,生长温度和压力分别为1550℃和10⁴ Pa,用高纯N₂作为n型掺杂剂的4H-SiC原位掺杂技术,生长速率控制在5μm/h左右.采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM),傅里叶变换红外光谱(FTIR)和Hg/4H-SiC肖特基结构对同质外延表面形貌、厚度、掺杂浓度以及均匀性进行了测试.实验结果表明,4H-SiC同质外延在表面无明显缺陷,厚度均匀性1.74%, 1.99% 和1.32%(σ/mean),掺杂浓度均匀性为3.37%,2.39%和2.01%.同种工艺条件下,样品间的厚度和掺杂浓度误差为1.54%和3.63%,有很好的工艺可靠性. 关键词： 4H-SiC 同质外延生长 水平热壁CVD 均匀性     

XRD法计算4H-SiC外延单晶中的位错密度

对用X射线衍射法计算4H-SiC外延中的位错密度方法进行了理论和实验研究。材料中的位错密度大于106 cm-2会给材料位错密度的测试会带来一定的困难。首先从理论上分析了位错密度对X射线衍射结果的影响,得出位错密度和峰宽FWHM展宽的关系。然后对4H-SiC样品进行了X射线三轴晶ω-2θ测试,采用不同晶面衍射峰,计算出样品的位错密度。分析了外延中位错产生的原因,并提出了相应的解决办法。     

4H-SiC MOSFET的温度特性研究

对4HSiCMOSFET的器件结构和温度特性进行了研究,总结了器件的结构参数对特性的影响,比较了不同温度下的输出特性以及饱和漏电流、阈值电压、跨导、导通电阻与温度的变化关系,模拟结果表明4HSiCMOSFET具有优异的温度特性,在800K下可以正常工作 关键词： 4H-SiC MOSFET     

掺Sb和PbWO4晶体发光性能的改善

首次报道了ＰｂＷＯ４：Ｓｂ的光谱特性,包括透射谱和Ｘｅ灯光源激发的发射与激发谱,掺Ｓｂ具有增强绿光带、抑制红光带并大幅度提高光产额的效果,通过与空气退火ＰＷＯ发光的比较,对绿光带的起因、Ｓｂ掺杂的作用也进行了简要的讨论。     

4H-SiC中基面位错发光特性研究

本文利用阴极荧光(CL)和选择性刻蚀的方法对4H-SiC同质外延材料中基面位错的发光特性进行了研究. 结果表明螺型基面位错(B_TSD)和混合型基面位错(B_MD)分别具有绿光和蓝绿光特性,其发光峰分别在530 nm附近和480 nm附近. 从测试结果中还发现B_MD 的发光位较B_TSD有所蓝移,分析认为B_TSD位错芯附近原子沿伯格斯 关键词： 4H-SiC 基面位错 发光特性 禁带宽度     

掺Sb对PbWO_4晶体发光性能的改善

首次报道了ＰｂＷＯ４：Ｓｂ的光谱特性,包括透射谱和Ｘｅ灯光源激发的发射谱与激发谱．掺Ｓｂ具有增强绿光带、抑制红光带并大幅度提高光产额的效果．通过与空气退火ＰＷＯ发光的比较,对绿光带的起因、Ｓｂ掺杂的作用也进行了简要的讨论．     

SiC/AlN上外延GaN薄膜的黄带发光与晶体缺陷的关系

利用室温光致发光(PL)技术研究了在6HSiC(0001)上用金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)外延生长的GaN薄膜“黄带”发光(YL)特点,与扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)技术得到的GaN薄膜的表面形貌质量和内部结晶质量的结果相对照,表明“YL”发光强度与GaN薄膜的扩展缺陷多少直接相对应通过二次离子质谱(SIMS)技术获取的GaN薄膜中Ga元素深度分布揭示出镓空位(V_Ga)最可能是“YL”发光的微观来源分析认为,虽然宏观扩展缺陷(丝状缺陷、螺形位错等)和微观点缺陷V_Ga及其与杂质的络合物(complexes)都表现出与“YL”发射密切相关,但V_Ga及其与杂质的络合物更可能是“YL”发射的根本微观来源室温下获得的样品“YL”发射强度和光谱精细结构可用于分析GaN薄膜缺陷和晶体质量.     

同质硅分子束外延层的界面缺陷的研究

对同质硅分子束外延层的界面缺陷进行了测试与分析．对存在高浓度施主型界面缺陷的Ｐ型材料，通过解泊松方程计算了该材料的肖特基势垒的能带图，得到了该缺陷能级上电子的填充与发射随外加反向偏压变化的情况．并分析了用深能级瞬态谱（ＤＬＴＳ）对其进行测试所需的条件，以及与常规的ＤＬＴＳ测试结果的不同之处．提出了可同时对该缺陷上电子的发射和俘获过程进行ＤＬＴＳ测量的方法．实验测量结果表明，该高密度的界面缺陷的能级位置位于Ｅ_c－０．３０ｅＶ． 关键词：     

双外延基区4H-SiC BJTs的建模与仿真

基于4H-SiC的材料特性,对具有双外延基区结构的4H-SiC双极晶体管进行研究.通过分析该结构在基区内部形成的自建电场以及基区渡越时间,利用正交试验的方法,基于各种器件二维模型,对该器件结构进行数值计算,并进行平均极差分析.计算结果表明,该器件的共发射结电流增益最高可达72,具有负温度系数,并且在一个很宽的集电极电流范围内该特性保持不变.     

4H-SiC材料在紫外波段吸收系数的分析研究

基于已报道的4H-SiC材料在紫外波段(325—390nm)吸收系数的测定,结合经验公式,采用外推和多项式拟合方法分析4H-SiC材料在200—400nm紫外波段的吸收系数,并得到4H-SiC材料的吸收系数与波长的关系式。对4H-SiC吸收系数的分析研究将作为4H-SiC光电探测器结构设计的一个重要依据。     

LPCVD法制备的高纯半绝缘4H-SiC晶体ESR谱特性

利用电子自旋共振波谱（ESR）仪,分析由低压化学气相沉积（LPCVD）法制备的高纯半绝缘4H-SiC材料本征缺陷.结果发现,在暗场条件下获得的缺陷信息具有碳空位（V_C）及其络合物的特征;谱线具有半高宽较大、峰谷明显不对称的特点.分析认为造成ESR谱线半高宽较大及峰谷不对称现象的主要原因是测试温度较高.同时,吸收谱中峰谷不对称现象及较大半高宽现象的出现还与不对称的晶格结构及缺陷浓度的不均匀分布有关.在110 K测试温度下,能级上的电子分布对ESR谱特性影响很小. 关键词： 低压化学气相沉积 高纯半绝缘4H-SiC 电子自旋共振 本征缺陷     

Improved performance of 4H-SiC metal-semiconductor field-effect transistors with step p-buffer layer

An improved 4H-SiC metal-semiconductor field-effect transistors (MESFETs) with step p-buffer layer is proposed, and the static and dynamic electrical performances are analysed in this paper. A step p-buffer layer has been applied not only to increase the channel current, but also to improve the transconductance. This is due to the fact that the variation in p-buffer layer depth leads to the decrease in parasitic series resistance resulting from the change in the active channel thickness and modulation in the electric field distribution inside the channel. Detailed numerical simulations demonstrate that the saturation drain current and the maximum theoretical output power density of the proposed structure are about 30% and 37% larger than those of the conventional structure. The cut-off frequency and the maximum oscillation frequency of the proposed MESFETs are 14.5 and 62 GHz, respectively, which are higher than that of the conventional structure. Therefore, the 4H-SiC MESFETs with step p-buffer layer have superior direct-current and radio-frequency performances compared to the similar devices based on the conventional structure.     

HoYb:YVO4的上转换发光研究

研究了960nm激光激发下HoYb双掺钒酸钇晶体HoYb:YVO4的直接上转换增敏发光,发现了Ho3+离子的上转换发光现象,HoYb:YVO4晶体的上转换发光是5F5→5I8最强,而5S2→5I8相对小了一个数量级,这是由于YVO4晶体既有很强的振子强度又有很大的多声子无辐射弛豫造成的. 关键词： 上转换发光 直接增敏(敏化) 钒酸钇YVO4晶体 Ho3+离子     

Numerical modelling of anisotropy in 4H－SiC MESFET‘s

A numerical model for 4H-SiC MESFET anisotropy is presented in this paper and the device performances, such as breakdown, temperature and transient characteristics, are demonstrated. The simulation results show obvious effects of the anisotropy for 4H-SiC and are in better accordance with the experimental results. The anisotropy for 4H-SiC should be involved in the device design to acquire better performances.