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物理气相传输法制备SiC单晶中碳包裹物研究

使用物理气相传输方法(PVT)生长出3英寸4H-SiC单晶.在生长过程中通过在粉料表面放置分布有多个贯穿孔的石墨片,在粉料表面有意引入具有一定分布规律的碳颗粒.在生长后的单晶中能够观察到与石墨片贯穿孔分布相似的包裹物分布.通过对实验结果分析,提出了碳包裹物的形成机制,作者认为生长过程中生长腔内产生的碳颗粒是单晶中碳包裹物的重要来源.并根据该分析进一步提出了减少PVT方法制备SiC单晶中碳包裹物的方法.

关键词: 物理气相传输 , 4H-SiC , 碳包裹物 , 质量输运 , 形成机制

4H-SiC p-i-n紫外光电探测器的电容-电压特性研究

蔡加法 , 陈厦平 , 吴少雄 , 吴正云

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2016.06.018

分析并比较了4H-SiC p-i-n紫外光电探测器的电容-电压(C-V)特性随温度和偏置电压的变化情况,观测到4H-SiC p-i-n结构中的深能级缺陷.结果表明:由于近零偏压时探测器i型层已处于耗尽状态,其高频(1 MHz) C-V特性几乎不随反向偏压变化.随着温度升高,被热离化的自由载流子数量增多导致高频结电容随之增大;探测器的低频(100 kHz)结电容比高频结电容具有更强的电压和温度依赖性,原因在于被深能级缺陷俘获的载流子随反向偏压增大或随温度升高而被离化,从而对结电容产生影响.

关键词: 光电子学 , 4H-SiC , p-i-n紫外光电探测器 , 电容-电压 , 深能级缺陷

4H-SiC同质外延生长及Ti/4H-SiC肖特基二极管

孙国胜 , 宁瑾 , 高欣 , 攻全成 , 王雷 , 刘兴昉 , 曾一平 , 李晋闽

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2005.06.008

利用台阶控制外延生长技术在偏晶向Si-面衬底上进行了4H-SiC的同质外延生长研究,衬底温度为1500℃,在厚度为32μm、载流子浓度为2～5×1015cm-3的外延材料上制备出了反向阻塞电压大于1kV的Ti/4H-SiC肖特基二极管,二极管的正向与反向电流的整流比(定义偏压为±1V时的电流比值)在室温下超过107,在265℃的温度下超过102,在20～265℃的温度范围内,利用电流电压测量研究了二极管的电学特性,室温下二极管的理想因子和势垒高度分别为1.33和0.905eV,开态电流密度在2.0V的偏压下达到150A/cm2,比开态电阻(Ron)为7.9mΩ·cm2,与温度的关系遵守Ron～T2.0规律.

关键词: 4H-SiC , 同质外延生长 , 肖特基二极管

离子注入对高质量4H-SiC外延片ESR谱的影响

程萍 , 郝建民

兵器材料科学与工程

利用电子自旋共振仪分析了C+、Si+对高质量4H-SiC外延片中本征缺陷ESR谱的影响.结果表明:与原始样品相比,C+、Si+离子注入不仅降低了外延片中的本征缺陷浓度,同时可导致本征缺陷种类发生变化;Si+注入使样品中本征缺陷浓度降低约61％,而C+注入使本征缺陷浓度降低达63％以上.

关键词: 4H-SiC , 离子注入 , 本征缺陷

4H-SiC晶体中Vsi本征缺陷研究

程萍 , 张玉明 , 张义门

人工晶体学报

采用平面波展开和第一原理赝势法对4H-SiC理想晶体及与Vsi有关的电中性微观本征缺陷(Vsi、Vc-Vsi 、Vc-C、Vsi-Si)的超晶胞进行计算.结果发现:0 K且忽略原子驰豫时,电中性本征缺陷VC-C和Vsi的形成能相差为4.472eV,在此基础上分析了亚稳定型本征缺陷Vsi向稳定型本征缺陷Vc-C转化的理论依据及转化方式,首先发生转移的是h晶格位置上的Si原子,与非故意掺杂4H-SiC外延材料在氙光激励作用下的ESR结果吻合较好.

关键词: 本征缺陷 , 第一性原理 , 形成能 , 4H-SiC

金属-半导体-金属(MSM)结构4H-SiC紫外光电探测器的研制

吴正云 , XIN Xiao-bin , YAN Feng , ZHAO Jian-hui

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2004.02.019

MSM结构探测器具有结构与工艺简单、制备成本低、量子效率高等特点而在探测器应用中得到重视.本文制备了采用镍作为肖特基接触形成的MSM 4H-SiC紫外光电探测器,并测量和分析了在不同的偏压下其光电特性.结果表明,该探测器的暗电流非常小,在偏压为15 V的时候,漏电流密度约为70 nA/cm2,光电流比暗电流高约2个数量级,其光谱响应表明,其最高光谱响应与380 nm的比值约为1000倍,说明该探测器具有良好的紫外可见比.

关键词: 光电子学 , 4H-SiC , MSM结构 , 紫外探测器

不同退火温度下金属/4H-SiC Schottky势垒高度的研究

杨克勤 , 陈厦平 , 杨伟锋 , 孔令民 , 蔡加法 , 林雪娇 , 吴正云

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2005.02.024

采用磁控溅射的方法在4H-SiC样品上分别沉积四种金属薄膜(Ag,Cu,Ni,Cr)形成Schottky接触,研究了不同温度退火对Schottky势垒高度的影响.通过对样品的I-V测试结果的拟合,得到各金属/4H-SiC Schottky接触的势垒高度以及理想因子.在反向偏压100V下,样品的反向漏电流小于10-10A,说明样品的反向特性良好.样品经过不同温度的退火后,发现Cu、Ni与4H-SiC的势垒高度(SBH)随退火温度的升高而提高,超过某一温度,其整流特性变差;Ag、Cr的SBH在退火后降低.SBH与金属功函数呈线性关系(Cr金属除外),斜率为0.11.

关键词: 光电子学 , 4H-SiC , Schottky势垒高度 , 退火

用于4H-SiC雪崩光电探测器p型欧姆接触的研究

朱会丽 , 陈厦平 , 吴正云

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2007.06.016

对4H-SiC雪崩光电探测器的Ti/Al/Au p型欧姆接触进行了详细的研究.通过线性传输线模型(LTLM)测得经930℃退火后欧姆接触的最小比接触电阻为5.4×10-4Ωcm2.分别用扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射谱(XRD)对退火前后的表面形貌、金属之间以及金-半接触界面之间相互反应及扩散情况进行测试与分析,发现了影响欧姆接触性能的主要原因.对采用此欧姆接触制备的4H-SiC雪崩光电探测器进行测试,发现器件的击穿电压约为-55 V,此时其p型电极处的电压降仅为0.82 mV,可以满足4H-SiC雪崩光电探测器在高压下工作的需要.

关键词: 光电子学 , 4H-SiC , p型欧姆接触 , X射线光电子能谱 , 雪崩光电探测器

4H-SiC表面热氧化生长SiOx薄膜特性的研究

陈厦平 , 朱会丽 , 蔡加法

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2010.04.016

采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)测试方法对4H-SiC上热氧化生长的氧化硅(SiOx)薄膜表面形貌进行观测,并分析研究SiOx薄膜和SiOx/4H-SiC界面的相关性质,包括拟合Si2p、O1s和C1s的XPS谱线和分析其相应的结合能,以及分析SiOx层中各主要元素随不同深度的组分变化情况,从而获得该热氧化SiOx薄膜的化学组成和化学态结构,并更好地了解其构成情况以及SiOx/4H-SiC的界面性质.

关键词: 材料 , SiOx薄膜 , 热氧化 , X射线光电子能谱 , 4H-SiC

4H-SiC雪崩光电探测器中倍增层参数的优化模拟

钟林瑛 , 洪荣墩 , 林伯金 , 蔡加法 , 陈厦平 , 吴正云

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2011.06.017

应用ATLAS模拟软件,设计了吸收层与倍增层分离的(SAM)4H-SiC雪崩光电探测器(APD)结构.分析了不同外延层厚度和掺杂浓度对器件光谱响应的影响,对倍增层参数进行优化模拟,得出倍增层的最优化厚度为0.26 μm,掺杂浓度为9.0×1017 cm-3.模拟分析了该APD的反向IV特性、光增益、不同偏压下的光谱响应和探测率等,结果显示该APD在较低的击穿电压-66.4 V下可获得较高的倍增因子105；在0V偏压下峰值响应波长(250 nm)处的响应度为0.11A/W,相应的量子效率为58％；临近击穿电压时,紫外可见比仍可达1.5×103；其归一化探测率最大可达1.5×1016 cmHz1/2W-1.结果显示该APD具有较好的紫外探测性能.

关键词: 光电子学 , 4H-SiC , APD , 光谱响应 , 探测率

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