表的第二代半导体材料的基础上发展起来的第三代半导体材料,它以其优异的物理特性:禁带宽、本征温度高、临界击穿电场高、热导率高、电子饱和速度高、抗辐照而适合制作短波长发光及光电器件、高温器件、大功率器件、高频器件、抗辐照器件“’”。虽然SiC的制备最早可以追溯到1893年,但由于SiC单晶直到上世纪90年代初才最终实现商品化,近年来,随着生长不同晶型高质量的SiC体材料和外延片技术的进步,在半导体材料和器件领域对SiC材料和器件的研究成为一个热点。本章将对SiC材料的性质,制备方法、主要工艺以及SiC材料和器件的目前状况作简要介绍,在此基础上说明本论文的研究意义,并且介绍本论文要开展的工作。1.1SiC材料性质和相关工艺1.1.1SiC材料性质1.1?11SiC材料基本性质通常,禁带宽度大于2.3eV(Eg>2.3eV)的半导体称为宽带隙半导体材料。SiC是一种Ⅳ一Ⅳ族二元间接带隙化合物半导体。按照晶体化学的观点,构成的两种元素,每种原子被四个异种原子所包围,通过定向的强四面体键SP”3结合在一起,并有一定程度的极化。硅的电负性为1.8,碳的电负性为2.6,由此确定离子性对键合的贡献约12%“1。SiC有很强的离子共价键,这反映了是一种结合能量稳定的结构,表现在它具有很高的原子化能值,达到1250kJ/mol。SiC还具有很高的德拜温度,达到1200--1430K,因此决定了材料对于各种外界作用的稳定性,在力学、化学方面有优越的技术特性。SiC的热学稳定性也比较高,在常压下不可能熔化。SiC在高达2100℃下升华并分解为碳和含硅的蒸气,残留下来的石墨以原晶体的赝形存在。在35atm下,在2830℃(±40’C)“3时发现的转熔点,低于1500℃时SiC具有相当的稳定性。通常表面形成一Si02薄层防止进一步氧化。在高于1700"C的温度下,这层SiO:熔化并迅速发生氧化反应“1。
全文预览
