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體材料，具有廣泛的應用前景。它的結構特性之一是多型性，結構的多型性使它具有諸多不同的光學及電學特性。碳化硅晶體具有熱導率高、抗電壓擊穿能力強、飽和電子漂移速率高、硬度高、化學穩(wěn)定強、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，被譽為前景十分廣闊的第三代半導體材料。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。 載流子濃度是半導體

2、材料的特征參數(shù)之一，尤其對于摻雜半導體材料更為突出。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，可以提供關于晶體結構和載流子濃度等諸多信息。不同載流子濃度將會引起半導體材料的縱光學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行了詳細的分析和論證，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、，借助拉曼光譜對結構和缺陷進行了分析檢測；觀察到了雜質對于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。研究結果表明對于n型4H-和6H-SiC晶體，利用拉曼光譜可以較準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用前景。本文采用電化學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構和性質進行了較為詳細的分析，首次獲得了基于15R-SiC單晶體的多孔材料。研究結果表明：多孔碳硅材料的表面形貌與晶體的晶型有關；由于表面多孔化，導致晶體的拉曼散