6H-SiC衬底上异质外延3C-SiC薄膜的结构研究

以SiH4和C3H8为反应源,在1250℃下,采用低压热壁化学气相淀积法在6H-SiC衬底上异质外延生长了3C-siC薄膜.扫描电镜和原子力显微镜测试结果显示,样品表面光滑、无明显岛状结构物质.剖面透射电镜照片显示SiC外延层致密均匀、界面平整,厚度约为50nm.高分辨透射电镜结果显示,衬底与外延层分别为排列整齐的6H-SiC结构和3C-SiC结构,两者过渡平坦、界面处无其他晶型.选区电子衍射花样标定结果再次说明外延薄膜为闪锌矿结构的3C-SiC,计算的晶格常数为0.4362nm.     

Mg预处理蓝宝石衬底法制备的Zn极性ZnO外延薄膜的结构研究

通过分子束外延法在经Mg预处理的蓝宝石衬底上制备了ZnO单晶薄膜,利用高分辨透射电镜、电子全息和X射线能谱对该薄膜的结构进行了细致的研究.结果表明,在蓝宝石衬底上预沉积一层很薄的Mg层,可以生长均匀Zn极性的ZnO外延薄膜.ZnO/MgO/蓝宝石的界面非常清晰锐利,同时在界面处可以观察到大约3个原子层的MgO.预沉积的Mg薄层对随后ZnO的极性选择起了关键性作用.     

脉冲ArF准分子激光淀积SiC/Si(100)薄膜的最佳晶化温度及光致发光

用脉冲ArF准分子激光熔蚀SiC陶瓷靶,在800C Si(100)衬底上淀积SiC薄膜,经不同温度真空(10-3Pa)退火后,用FTIR、XRD、TEM、XPS、PL谱等分析方法,研究了薄膜最佳晶化温度及表面形态、结构、组成,并对在最佳退火温度处理后的样品进行了化学态、微结构及光致发光的研究.结果表明,在Si(100)上800C淀积的样品为非晶SiC薄膜.经850-1050C不同温度真空退火后,SiC薄膜经非晶核化-长大过程,在980C完成最佳晶化.随退火温度的变化,薄膜中可能存在3C-SiC与6H-SiC的竞争生长或/和3C-SiC相的长、消(最佳温度退火样品中6H-SiC和3C-SiC两种晶相共存).以370nm波长光激发样品薄膜表面,显示较强的447nm蓝光发射,其发光机制可能是空位缺陷及其它晶格缺陷形成的浅施主能级向价带的电子辐射复合跃迁.     

无掩模Si圆柱纳米图形衬底上GaAs的异变外延生长

采用金属有机化学气相沉积方法在无掩模的直径为400nm的圆柱Si(100)图形衬底上外延生长了GaAs薄膜。图形衬底采用纳米压印技术及反应离子刻蚀技术制作而成。运用两步法生长工艺在此图形衬底上制备了厚度为1.8μm的GaAs外延层。GaAs的晶体质量通过腐蚀坑密度和透射电镜表征。图形衬底上的GaAs外延层表面腐蚀坑密度约1×107 cm-2,比平面衬底上降低了两个数量级。透射电镜观测显示大部分产生于GaAs/Si异质界面的穿透位错被阻挡在圆柱顶部附近。     

n型4H-SiC MOS电容的特性

在n型4H-SiC外延层上,采用H2,O2合成的办法,热生长30nm的SiO2层,并制备出Al栅MOS电容,完成了C-V特性的测试和分析工作,根据测试结果得出了SiO2与4H-SiC外延层的界面特性,并计算出n型4H-SiC外延层的掺杂浓度.结果表明H2,O2合成热生长的SiO2与4H-SiC外延层之间具有较好的界面特性,界面态密度较小.n型4H-SiC外延层的掺杂均匀,浓度为1.84×1017cm-3.     

n型4H-SiC MOS电容的特性

在n型4H-SiC外延层上,采用H2,O2合成的办法,热生长30nm的SiO2层,并制备出Al栅MOS电容,完成了C-V特性的测试和分析工作,根据测试结果得出了SiO2与4H-SiC外延层的界面特性,并计算出n型4H-SiC外延层的掺杂浓度.结果表明H2,O2合成热生长的SiO2与4H-SiC外延层之间具有较好的界面特性,界面态密度较小.n型4H-SiC外延层的掺杂均匀,浓度为1.84×1017cm-3.     

n型4H-SiCMOS电容的特性

在n型4H-SiC外延层上，采用H2, O2合成的办法，热生长30nm的SiO2层，并制备出Al栅MOS电容，完成了C-V特性的测试和分析工作，根据测试结果得出了SiO2与4H-SiC外延层的界面特性，并计算出n型4H-SiC外延层的掺杂浓度. 结果表明H2, O2合成热生长的SiO2与4H-SiC外延层之间具有较好的界面特性，界面态密度较小. n型4H-SiC外延层的掺杂均匀，浓度为1.84e17cm-3.     

Al掺杂4H-SiC同质外延的缓冲层

利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线双晶衍射谱(XRD)和光致发光谱(PL)对在4H-SiC单晶衬底上采用CVD同质外延的4H-SiC单晶薄膜的特性进行研究,发现外延层有很好的晶格结构和完整性。由于Al原位掺杂引起的晶格失配和衬底和外延的晶向偏离,在样品的衬底和外延的界面出现了约1μm的缓冲层,使得XRD摇摆曲线距主峰左侧约41arcs出现了强衍射峰。缓冲层中存在大量的堆垛缺陷和位错,引入缺陷能级,使室温PL测试为"绿带"发光。通过PL全片扫描发现缓冲层在整个样品中普遍存在且分布均匀。     

零偏4H-SiC衬底的同质外延方法

基于水平热壁化学气相沉积(CVD)技术,采用原位刻蚀方法,在3英寸(1英寸=2.54 cm)(0001)Si面零偏4H-SiC衬底上生长了高质量的同质外延层,并对其主要工艺参数和生长机制进行了探讨。利用微分干涉相差显微镜、喇曼散射及湿法腐蚀等表征手法对样品进行了测试分析。测量结果表明,4H-SiC占整个外延表面积的99%以上,此外,该工艺消除了4H-SiC同质外延层中的基面位错,提高了外延层的质量。同时对零偏4H-SiC衬底的同质外延的工艺过程和理论进行了研究和讨论,实验发现,生长前的原位刻蚀、初始生长参数、碳硅原子比以及生长温度对于维持外延层晶型、避免3C-SiC多型的产生具有重要影响。     

无偏角4H-SiC同质外延温场分布系数的仿真及实验研究

采用化学气相沉积(CVD)方法进行碳化硅(4H-SiC)同质外延生长,生长过程中温场分布是决定外延层质量的关键因素。对CVD系统的温场分布进行了仿真研究,并采用无偏角4H-SiC衬底进行同质外延生长实验验证。结果表明,无偏角4H-SiC外延层中的3C-SiC多型体夹杂与生长室温场分布密切相关。实验数据验证了仿真结果,两者的温度分布具有高度一致性,这也证明了仿真数据的有效性。