SiC单晶生长及其晶片加工技术的进展

回顾了SiC单晶的发展历史,总结了目前的发展状况,同时介绍了SiC单晶生长所需要的温场和生长工艺,最后介绍了SiC单晶的加工技术.通过模拟计算与具体实验相结合的方法,调整坩埚在系统中的位置及优化坩埚设计可以得到理想温场.近平微凸的温场有利于晶体小面的扩展,进而有利于减少缺陷提高晶体的质量.由于SiC硬度非常高,对单晶后续的加工造成很多困难,包括切割和磨抛.研究发现利用金刚石线锯切割大尺寸SiC晶体,可以得到低翘曲度、低表面粗糙度的晶片;采用化学机械抛光法,可以有效地去除SiC表面的划痕和研磨引入的加工变质层,加工后的SiC晶片粗糙度可小于1nm.

6H-SiC晶片的退火处理

本文在背景Ar气压力为8×10^4Pa、温度为1800～2000℃的条件下，对升华法生长SiC单晶的籽晶进行了原位退火处理，利用原子力显微镜和光学显微镜对退火后的6H—SiC晶片表面进行了观察，研究了退火温度和时间对晶片表面的影响。发现经过退火处理后的籽晶表面存在规则的生长台阶，有助于侧面生长模式的发展，进一步有助于台阶流生长模式的发展。通过对籽晶的退火处理，降低了螺旋生长中心的密度，从而减少多型夹杂、小角度晶界和微管等缺陷的出现，提高了晶体质量。

衬底温度对脉冲激光沉积在Si衬底上Zn_(0.95)Co_(0.05)O薄膜的影响

在不同的衬底温度下在n型Si(111)衬底上采用脉冲激光沉积的方法生长了(002)择优取向的具有室温铁磁性的Zn0.95Co0.05O薄膜。X射线衍射显示所生长的薄膜呈六方纤锌矿结构。X射线光电子能谱测试表明薄膜中出现的室温铁磁性不是由于Co团簇产生的。发现薄膜生长过程中产生的间隙锌、氧空位以及晶格缺陷对铁磁性有显著的影响。通过改变衬底温度可以控制薄膜中间隙锌、氧空位及晶格缺陷的数量,薄膜的铁磁性同时也可以被明显地改变,这是缺陷与薄膜的室温铁磁性相关的直接证据。

同步辐射背反射白光形貌术观察6H-SiC单晶中的小角晶界和微管

利用同步辐射X射线形貌术对升华法生长的6H-SiC(0001)晶片中的小角晶界与微管缺陷进行了研究。小角晶界在同步辐射中的形貌成直线沿〈11-00〉方向分布。根据螺位错附近的应变场和衍射几何,模拟了基本Burgers矢量大小的螺位错在同步辐射形貌像中的衍衬像,模拟结果与实验结果符合较好。据此指认了基本螺位错,并确定了微管Burgers矢量的大小。

沿[1 ■00]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 ■00]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 ■00]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。

用于超快激光器碳纳米饱和吸收体的研究进展

碳纳米管及石墨烯饱和吸收体与目前广泛使用的锁模器相比,具有强饱和吸收、超快恢复时间、宽带宽、高光损伤阈值、易制作以及与光纤和纳米器件兼容等优点.对用于超短脉冲激光器的碳纳米管及石墨烯饱和吸收体的制作方法进行综述,针对目前存在的问题,指出了其发展方向.

脉冲激光沉积制备碳纳米材料进展

碳纳米结构的材料由于其优异的性能，已经成为当今材料科学的热点之一，而脉冲激光沉积法由于其独特的优点而越来越受到重视．作者阐述了用脉冲激光沉积法制备各种碳纳米结构的研究进展，包括类金刚石薄膜、碳纳米管和石墨烯．

基于石墨烯可饱和吸收体的掺铒光纤环形腔脉冲激光器

利用新型材料石墨烯作为可饱和吸收体,设计了用于光纤通信和材料加工的环形腔结构脉冲光纤激光器,实验研究了石墨烯可饱和吸收产生脉冲输出的原理以及输出脉冲激光的特性。通过激光诱导沉积法将石墨烯材料转移到光纤端面并将其置于环形激光腔结构中;采用974nm半导体激光器作为抽运源,掺铒光纤作为增益介质,调节偏振控制器的角度得到了稳定的锁模输出脉冲。获得的锁模脉冲中心波长为1 560.1nm,重复频率为7.89MHz,脉冲光谱3dB带宽为0.27nm,脉冲宽度为14.7ps。实验显示,由于石墨烯具有良好的可饱和吸收性能,损伤阈值比较高,有望取代单壁碳纳米管成为一种新型的激光锁模材料。

SiC单晶片的超精密加工

半导体晶片的加工质量和精度,直接影响到器件的性能。本文提出了一种超精密加工SiC晶片的方法,并详细论述了化学机械抛光的原理。加工后的SiC单晶片,平整度为±3μm,粗糙度<5nm,且应力较小。

显微激光拉曼光谱法鉴别SiC晶体的多型体结构

利用显微激光拉曼光谱法对掺氮 6H SiC单晶中的寄生多型体进行了鉴别 ,结果表明其中有 4H SiC和 15R SiC两种寄生多型体。不同SiC多型体的纵光学声子与等离子体激元的耦合模 (LOPC模 )表明 :在掺氮 6H SiC单晶的生长条件下 ,6H SiC的掺氮效应与 4H SiC存在明显差别 ,而与 1 5R

6H-SiC衬底片的表面处理(英文)

相比于蓝宝石,6H-SiC是制作GaN高功率器件更有前途的衬底。本文研究了表面处理如研磨、化学机械抛光对6H-SiC衬底表面特性的影响。用显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱、卢瑟福背散射谱表征了衬底表面。结果表明经过两步化学机械抛光后提高了表面质量。经第二步化学机械抛光后的衬底具有优异的表面形貌、高透射率和极小的损伤层,其表面粗糙度RMS是0.12nm。在该衬底上用MOCVD方法长出了高质量的GaN外延膜。

Micro-Raman光谱鉴定碳化硅单晶的多型结构

利用激光拉曼光谱仪测量了SiC单晶中不同多型的显微Raman光谱.在Raman光谱中,最大强度的FTA模和FTO模应出现在其简约波矢x等于该多型的六角度h处,据此对4H-SiC单晶中的多型进行了鉴定.同时采用高分辨X射线衍射测量了该晶片不同区域的摇摆曲线,将不同多型体的计算衍射角与实验值加以比较,对SiC晶片中的多型进行了标注,所得结论与激光Raman光谱测定结果相一致,说明Raman光谱是一种简单、快速地鉴定多型结构的强有力的工具.实验结果表明,在升华法生长4H-SiC单晶过程中,容易出现寄生6H、15R多型同4H多型的竞争生长,简单分析了寄生多型产生的原因.

升华法生长大直径的SiC单晶

采用高纯Si粉和C粉在适宜的温度和压力下合成了多晶SiC粉末,在此基础上采用升华法在低压高温下条件下生长了大直径6H SiC单晶,并根据热力学理论分析了SiC的分解。结果表明,在2300℃附近的生长温度下,Si,Si2C,SiC2是Si C热力学平衡下的主要物种,其平衡分压比同组分的SiC物种高出3个量级,因而是升华过程中的主要物种,其质量传输过程直接决定SiC的生长。另外,采用光学显微镜观察SiC单晶中的生长缺陷,分析了缺陷成因,提出了碳的包裹体是微管缺陷的重要来源,而调制掺氮可以抑制部分微管在[0001]方向上的延伸,并在此分析基础上调整生长参数,生长出了高质量的6H SiC单晶。

温度及温度梯度对SiC单晶生长的影响

利用升华法在高温低压下生长大直径SiC单晶.通过实验发现:在相同的轴向温度梯度下,SiC晶体平均生长速率随籽晶温度的升高而变大.通过减小轴向温度梯度,降低晶体生长界面的径向过饱和度分布,可以抑制多型的生长.通过优化温场的径向温度梯度,利用φ50mm的籽晶进行生长,得到了φ57mm的SiC单晶,实现了晶体的扩径生长.

半绝缘6H-SiC单晶的生长

用升华法生长出了电阻率高达1010Ω·cm的半绝缘6H-SiC体块晶体.用二次离子质谱(secondary ion mass spectrometry,SIMS)、辉光放电质谱(glow discharge mass spectroscopy,GDMS)测量了晶体和原料中的杂质浓度,包括硼、铝、钒.结果表明,钒的浓度会影响生长晶体的质量.分别用Pt和In做电极测试样品电阻率特性,发现不同的电极对测试结果有较大影响.

AlN单晶生长研究进展

A lN是一种重要的半导体材料,由于具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优越的特性,在微电子和光电子领域具有广泛的应用前景。本文综述了国际上A lN单晶生长的研究进展,对其结构特点、生长方法的选择、生长过程中的问题及存在的结构缺陷等方面进行了介绍。

6H-SiC单晶生长温度场优化及多型控制

本文模拟了升华法生长6H-S iC单晶的不同温度场,并进行了相应的生长实验。结果表明:改变石墨坩埚和感应线圈的相对位置,可以改变温度场形状;下移石墨坩埚;可以增大温度场径向温度梯度。在不同的径向温度梯度下,6H-S iC晶体分别以凹界面、平界面和凸界面生长。晶体生长界面的形状和速率影响晶体多型的产生,在平界面,生长速率小于300μm/h的晶体生长条件下,可获得无多型的高质量6H-S iC单晶。

基于混合式教学的《传感器原理与应用》课程改革

传感器技术是信息技术的三大支柱之一,开设传感器课程对信息化人才的培养起着重要作用.分析总结了目前高校传感器课程教学中存在的,包括教学内容陈旧、教学模式单一、课堂实验与社会实践脱节以及培养学生创新能力的方法不足等问题.针对这些问题,基于混合式教学模式,从线上线下资源建设、教学实施方案、课堂实验的延展和学习成绩综合评价四个方面,对传感器课程教学提出改革措施.

同步辐射白光形貌术观察SiC单晶中的微小多型结构

采用同步辐射白光形貌术观察了6H和4H-SiC单晶片中的微小多型结构。基于透射同步辐射形貌术的衍射几何和晶片的取向,计算了SiC晶体中3种主要多型在Lane像中对应不同反射的成像位置,并与实际结果进行了比较。鉴别出6H和4H-SiC单晶中分别存在着少量的4H-SiC和15R-SiC多型的寄生生长。