SiC单晶生长热力学和动力学的研究

升华法生长大直径碳化硅(SiC)单晶一直是近年来国内外研究的重点,本文对Si-C系中的Si,Si2,Si3,C,C2,C3,C4,C5,SiC,Si2C,SiC2等气相物种的热力学平衡过程进行了研究,发现SiC生长体系中的主要物种为Si,Si2C,SiC2.生长初期Si的分压较高,从而SiC生长为富硅生长模式.对外加气体进行研究发现,氩气为最好的外加气体,它既可以有效地抑制Si物质流传输,又可以减缓扩散系数随温度升高而递减的趋势.建立了简单一维传输模型,对三个主要物种的动力学输运过程进行了研究,计算得到了两个温度梯度下的主要物种的物质流密度.     

6H-SiC单晶(0001)Si-面的表面生长形貌

利用光学显微镜的反射模式观察了升华法生长的6H-SiC单晶(0001)Si-面的生长形貌,应用台阶仪测定了生长台阶高度.实验发现,6H-SiC单晶的生长台阶呈螺旋状,生长台阶呈现出了韵律束合现象.在单晶中间部分,生长台阶稀疏,台面较宽,约80μm左右,台阶高度较小,约20～50nm,比较宽的台面上存在小生长螺旋.外围单晶区域,生长台阶比较密集,其台阶高度较大,约300～700nm,台面宽度较小,约2～5μm.生长台阶在前进过程中受单晶中的微管缺陷影响,在微管的附近出现弯曲.     

新型钨青铜型晶体Ca0.28Ba0.72Nb2O6的生长研究

研究了Ca0.28Ba0.72Nb2O6 (CBN-28)多晶料的制备和单晶的生长,用提拉法成功生长出CBN-28单晶.从X射线粉末衍射数据计算了CBN-28晶体的晶胞参数,并对其粉末衍射图各衍射峰进行了指标化.CBN晶体属四方晶系4mm点群.晶胞参数为a=1.2432(±2)nm,c=0.3957(±1)nm.采用浮力法测得其平均密度为5.372g/cm3,测得其莫式硬度为7,并通过测量CBN-28的介电性质,确定其居里点为260℃.     

利用纳米晶的催化性质合成二联苯

利用GaP纳米晶的表面催化作用, 从苯直接合成了二联苯, 并研究了合成反应过程中GaP纳米晶含量的影响. 结果表明：在没有GaP纳米晶时, 直到480℃也没有观察到苯的明显聚合; 而当有GaP纳米晶存在时, 参与聚合反应的苯的数量与GaP纳米晶的含量成正比, 在足够高的GaP纳米晶含量情况下, 高温(450~480℃)时苯几乎完全发生聚合, 而且二联苯的相对产率较高; 与之相反, 在低温条件(250~300℃)下, 即使有足够的GaP纳米晶存在, 苯也只有少量发生聚合, 二联苯的相对产率迅速降低. 对样品所做的红外、核磁共振、以及元素分析证实了样品是二联苯.     

SiC衬底上近自由态石墨烯制备及表征的研究进展

石墨烯材料自问世以来,一直处于学界研究的焦点,在微电子器件领域,通过SiC衬底制备的近自由态石墨烯具有较大的应用潜力.本文介绍了SiC热解法制备石墨烯的优势与劣势,说明了近自由态石墨烯制备的原因.综合阐述了目前制备近自由态石墨烯的常用方法,并对比了各种制备方法的特点.最后,概述了近自由态石墨烯的常用表征手段.     

湿法腐蚀制备蓝宝石图形衬底的研究

利用湿法腐蚀方法,制备出图形化蓝宝石衬底(PSS).在相同的腐蚀时间下,研究腐蚀液温度对腐蚀蓝宝石表面形貌和外延后GaN材料的影响.扫描电镜(SEM)测试结果表明:随着腐蚀液温度的增加,图形的深度增加.腐蚀后图形阵列排布整齐,所有图形都方向一致,这与蓝宝石本身晶体性质有关.腐蚀液温度对外延后GaN的影响也比较大,随着腐蚀液温度的增加,(002)半峰宽逐渐增加,光致发光谱(PL)发光强度逐渐增加.管芯结果表明,LED管芯的光强也逐渐增加.     

MOCVD生长低阈值电流GaInP/AlGaInP650nm激光器

通过MOCVD外延实现了限制层高铝组分及高掺杂,制作出低阈值电流密度的压应变多量子阱激光器材料,后工艺制备了低阈值电流基横模弱折射率脊形波导激光器.该激光器阈值电流最低达到6.2mA,这是我们所见报道的650nm AlGaInP红光激光器的最低阈值电流. 在25mA 工作电流下,基横模连续输出功率达到18mW.     

物理气相传输法制备SiC单晶中碳包裹物研究

使用物理气相传输方法(PVT)生长出3英寸4H-SiC单晶.在生长过程中通过在粉料表面放置分布有多个贯穿孔的石墨片,在粉料表面有意引入具有一定分布规律的碳颗粒.在生长后的单晶中能够观察到与石墨片贯穿孔分布相似的包裹物分布.通过对实验结果分析,提出了碳包裹物的形成机制,作者认为生长过程中生长腔内产生的碳颗粒是单晶中碳包裹物的重要来源.并根据该分析进一步提出了减少PVT方法制备SiC单晶中碳包裹物的方法.     

高质量N型SiC单晶生长及其器件应用

采用物理气相传输法在(0001)面偏向<11-20>方向4°的籽晶上生长了掺氮低电阻率碳化硅(SiC)单晶.结合碳化硅邻位面生长机制,通过优化温场设计,在近平温场下生长出了晶型稳定、微管密度低、高结晶质量的低电阻率4H-SiC单晶.在加工的“epi-ready”SiC衬底上进行了同质外延,获得了光滑的外延层表面.利用该外延材料研制了600V/10 A SiC肖特基二极管,器件的直流性能与进口衬底结果相当,反向漏电成品率高达67;.另外研制了600 V/50 A SiC肖特基二极管,器件的直流性能也达到了进口衬底水平.     

4H-SiC的强氧化液化学机械抛光

研究了一种新型的化学机械抛光方法,使用以KMnO4作为氧化剂的强氧化性化学机械抛光液(SOAS)进行化学机械抛光.研究了在4H-SiC硅面和碳面的化学机械抛光过程中,SOAS溶液中KMnO4的浓度对抛光质量的影响.使用原子力显微镜(AFM)和精密电子天平,分别测试了表面粗糙度和去除率.结果表明,适量的KMnO4可以大幅度提高4H-SiC的化学机械抛光去除率,同时可提高4H-SiC衬底的表面抛光质量.