沿[1-100]方向升华法生长6H-SiC单晶

本文采用升华法沿着垂直于c轴方向的[1-100]方向生长6H-SiC单晶.利用光学显微镜对晶体表面及腐蚀后的晶片进行观察,发现沿[1-100]方向生长出的单晶与传统方法沿[0001]方向生长单晶有很多的不同之处,多型对于籽晶的继承性非常强,但是在生长过程中多型夹杂不会发生,该方法生长的晶体中没有发现螺位错(微管)缺陷.     

人工晶体最新研究进展

This paper briefly reviews the progress of crystal growth and crystal materials in China during recent years.     

聚铝碳硅烷纤维预氧化过程组成结构演变的研究

采用热重-差热分析、元素分析、扫描电子显微镜、凝胶渗透色谱、红外光谱和核磁共振等手段, 研究了聚铝碳硅烷(PACS)纤维预氧化过程中组成、结构演变的规律和反应机理. 结果表明, 空气中PACS纤维从210 ℃左右开始与氧发生放热反应; 随着预氧化温度的升高, 纤维的氧含量逐渐增加, 凝胶含量在氧增重为6～8 wt%时急剧增加, 纤维表面出现细小的微裂纹. 预氧化初期, 主要是Si—H键与氧的反应, 生成Si—O—Si键, 纤维的数均分子量急剧增加, 形成交联结构; 预氧化中期, Si—H键继续反应, Si—O—Si结构明显增多, 同时Si—CH₃和Si—H与氧反应, 生成少量的Si—O—C结构; 预氧化后期, 纤维完全交联, 纤维中存在SiC₄, SiC₃H, Si—O—Si和少量的Si—O—C结构.     

大尺寸电阻加热式碳化硅晶体生长热场设计与优化

大尺寸低缺陷碳化硅(SiC)单晶体是功率器件和射频(RF)器件的重要基础材料,物理气相传输(physical vapor transport, PVT)法是目前生长大尺寸SiC单晶体的主要方法。获得大尺寸高品质晶体的核心是通过调节组分、温度、压力实现气相组分在晶体生长界面均匀定向结晶,同时尽可能减小晶体的热应力。本文对电阻加热式8英寸(1英寸=2.54 cm)碳化硅大尺寸晶体生长系统展开热场设计研究。首先建立描述碳化硅原料受热分解热质输运及其多孔结构演变、系统热输运的物理和数学模型,进而使用数值模拟方法研究加热器位置、加热器功率和辐射孔径对温度分布的影响及其规律,并优化热场结构。数值模拟结果显示,通过优化散热孔形状、保温棉的结构等设计参数,电阻加热式大尺寸晶体生长系统在晶锭厚度变化、多孔介质原料消耗的情况下均能达到较低的晶体横向温度梯度和较高的纵向温度梯度。     

基于碳化硅衬底的宽禁带半导体外延

宽禁带半导体具备禁带宽度大、电子饱和飘移速度高、击穿场强大等优势,是制备高功率密度、高频率、低损耗电子器件的理想材料。碳化硅(SiC)材料具有热导率高、化学稳定性好、耐高温等优点,在SiC衬底上外延宽禁带半导体材料,对充分发挥宽禁带半导体材料的优势,并提升宽禁带半导体电子器件的性能具有重要意义。得益于SiC衬底质量持续提升及成本不断降低,基于SiC衬底的宽禁带半导体电子市场占比呈现逐年增加的态势。在SiC衬底上外延生长高质量的宽禁带半导体材料是提高宽禁带半导体电子器件性能及可靠性的关键瓶颈。本文综述了近年来国内外研究者们在SiC衬底上外延SiC、氮化镓(GaN)、氧化镓(Ga₂O₃)所取得的研究进展,并展望了SiC衬底上宽禁带半导体外延的发展及应用前景。     

1200 V碳化硅功率MOSFET低温特性的实验表征及分析

碳化硅功率MOSFET是宽禁带功率半导体器件的典型代表,具有优异的电气性能。基于低温环境下的应用需求,研究了1200 V碳化硅功率MOSFET在77.7 K至300 K温区的静/动态特性,定性分析了温度对碳化硅功率MOSFET性能的影响。实验结果显示,温度从300 K降低至77.7 K时,阈值电压上升177.24%,漏-源极击穿电压降低32.99%,栅极泄漏电流降低82.51%,导通电阻升高1142.28%,零栅压漏电流降低89.84%(300 K至125 K)。双脉冲测试显示,开通时间增大8.59%,关断时间降低16.86%,开关损耗增加48%。分析发现,碳化硅功率MOSFET较高的界面态密度和较差的沟道迁移率,是导致其在低温下性能劣化的主要原因。     

电站锅炉中粉煤灰与SiC耐火材料结渣性研究

本文主要研究含Cr2O3的硅酸锆结合SiC耐火材料的抗粉煤灰侵蚀规律,将两种不同的粉煤灰平铺在SiC耐火材料上,作用温度为1250～1450 ℃,保温时间为40小时,然后用视频光学显微镜和XRD衍射图谱来确定其显微结构和物相组成,初步实验结果表明SiC质耐火材料具有较好的抗煤灰侵蚀性能.     

Ge quantum dots on a large band gap semiconductor: the first growth stages on 4H–SiC(0 0 0 1)

The Ge growth on SiC(0 0 0 1) follows a Stranski–Krastanov mode for Si-rich (3×3) and reconstructed surfaces. For Ge deposit in particular temperature conditions, a new (4×4) superstructure takes place and the reflection high energy electron diffraction (RHEED) specular spot intensity presents one oscillation proving a wetting layer formation. An island nucleation is then ascertained by the oscillation vanishing and by the appearance of a k-modulated RHEED pattern. On the other hand, on a C-rich surface, a direct Ge island nucleation is observed from the first growth stage. Indeed, for 1 ML Ge, the RHEED diagram consists in spots and rings, and the atomic force microscopy analysis indicates a high density (8×10¹⁰ cm⁻²) of small islands (30 nm, h3 nm). The RHEED spot analysis shows a preferential epitaxial relationship with the substrate Ge(1 1 1)//SiC(0 0 0 1). The Ge–C bonding being energetically unfavourable, Ge tends to form islands immediately rather than wetting the graphite-terminated surface. The Ge growth mode on C-rich surface is thus of Volmer–Weber type.     

Growth and characterization of β-SiC films obtained by fs laser ablation

We achieved the growth of cubic silicon carbide (SiC) films on (1 0 0)Si substrates by pulsed laser deposition (PLD) at moderate temperatures such as 750 °C, from a SiC target in vacuum. The as-deposited films are morphologically and structurally characterized by scanning electron microscopy (SEM), conventional and high-resolution transmission electron microscopy (TEM/HRTEM). The morphology of deposited films is dominated by columns nucleated from a thin nanostructured beta silicon carbide (β-SiC) interface layer. The combined effects of columnar growth, tilted facets of the emerging columns and the presence of particulates on the film surface, lead to a rather rough surface of the films.     

SiC/SiC复合材料第一壁热工设计

以日本原子力研究所那珂研究所聚变堆设计室进行的先进稳态托卡马克聚变堆2（A－SSTR2）概念设计为基础，对SiC/SiC复合材料包层／第一壁热工设计进行了分析计算。通过选取各种几何位形和材料敏感特性参数，用有限元法进行了大量的热工计算，以最高温度、最大热应力为基础建立了包层／第一壁设计窗口，选取了满足热工要求的最佳设计方案，对今后的工程设计具有指导作用和重要的参考价值。