很高的经济价值。下图为本项目组设计研发的 SiC 单晶生长设备照片。图 1-1 SiC 单晶生长炉 Fig1-1 SiC single crystal furnace 太原理工大学硕士研究生学位论文 6 第二章碳化硅的概论 SiC 半导体材料是自第一代元素半导体材料( Si ) 和第二代化合物半导体材料( GaAs 、 GaP 、 InP 等) 之后发展起来的第三代宽带隙半导体材料。这类材料主要包括 SiC 、 C-BN ( 立方氮化硼) 、 GaN ( 氮化镓) 、 AlN ( 氮化铝)以及金刚石薄膜等,但很长的一段时间内 SiC 仅仅作为研磨和切割材料在工业中应用。直到八十年代中期,美国海军研究局和国家宇航局与北卡罗来拉州大学签订了开发碳化硅材料和器件的合同,并促成了在 1987 年建立专门研究碳化硅半导体的 CREE 公司。从此,人们才开始对 SiC 的特性、材料制备方法及应用前景等多方面开始了深入研究。 2.1 碳化硅(SiC) 的基本结构 SiC 是Ⅳ- Ⅳ族二元化合物半导体, 也是元素周期表Ⅳ族元素中唯一的一种固态化合物。从结晶学来分析, SiC 由碳原子和硅原子组成,硅原子层和碳原子层构成基本的双原子层,按一定的序列交替堆垛形成 SiC 晶体[29] 。每一个 Si 原子与四个最近邻的 C 原子键合,同样每一个 C 原子与四个最近邻的 Si 原子键合,它的基本结构是 Si-C 四面体结构,如图 2-1 所示图 2-1 四面体结构 Fig 2-1 Tetrahedron structure 其晶格结构由致密排列的两个亚晶格组成,每个 Si( 或 C) 原子与周边包围的 C(Si) 原子通过定向的强键结合,虽然 SiC 的四面体键很强,但层错形成能量却很低,这一特点决定了 SiC 的多型体现象,已经发现 SiC 具有 250 多种多型体,每种多型体的 C/Si
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