碳化硅晶體載流子濃度的分析及多孔碳化硅的制備.pdf

1、碳化硅是一種間接寬帶隙的半導(dǎo)體材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。它的結(jié)構(gòu)特性之一是多型性，結(jié)構(gòu)的多型性使它具有諸多不同的光學(xué)及電學(xué)特性。碳化硅晶體具有熱導(dǎo)率高、抗電壓擊穿能力強(qiáng)、飽和電子漂移速率高、硬度高、化學(xué)穩(wěn)定強(qiáng)、耐輻射和耐高溫等優(yōu)良特性，這些優(yōu)良特性使其在高頻、高溫、抗輻射、大功率和高密度集成電子器件等方面倍受青睞，被譽(yù)為前景十分廣闊的第三代半導(dǎo)體材料。目前，因其用途的不同，可以采用多種制備方法獲得碳化硅材料。 載流子濃度是半導(dǎo)體

2、材料的特征參數(shù)之一，尤其對于摻雜半導(dǎo)體材料更為突出。常用的載流子濃度測試方法均存在某些不足之處。拉曼光譜是一種無損探測手段，可以提供關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)和載流子濃度等諸多信息。不同載流子濃度將會引起半導(dǎo)體材料的縱光學(xué)聲子與等離子體激元形成的耦合模(LOPC)的頻率及線形發(fā)生不同程度的改變。本論文首先針對基于LOPC模測量載流子濃度的理論方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析和論證，建立了較為合理的理論方法；在室溫下獲得了n 型 4H-和 6H-SiC 的拉曼光譜

3、，借助拉曼光譜對結(jié)構(gòu)和缺陷進(jìn)行了分析檢測；觀察到了雜質(zhì)對于SiC晶體某些本征拉曼散射峰的影響，通過擬合n型4H-和6H-SiC晶體的LOPC模的線形得到等離子體共振頻率，并由此給出載流子濃度的理論計算值；另外，利用霍爾效應(yīng)測量了摻雜碳化硅晶體的載流子濃度，實驗和理論計算值二者符合得很好。研究結(jié)果表明對于n型4H-和6H-SiC晶體，利用拉曼光譜可以較準(zhǔn)確地給出材料的載流子濃度、晶型以及缺陷分析，具有簡單易行的特點。 由于碳化硅晶

4、體本身具有的優(yōu)異特性，多孔碳化硅的制備和研究更受關(guān)注。在發(fā)光二極管、光探測器、氣體傳感器等方面具有很好的應(yīng)用前景。本文采用電化學(xué)腐蝕法在沒有紫外光照的條件下制備出多孔n型6H-及15R-SiC材料，利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(sEM)以及拉曼光譜等對多孔碳化硅材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，首次獲得了基于15R-SiC單晶體的多孔材料。研究結(jié)果表明：多孔碳硅材料的表面形貌與晶體的晶型有關(guān)；由于表面多孔化，導(dǎo)致晶體的拉曼散