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碳化硅單晶的微管缺陷

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碳化硅單晶的微管缺陷

發布日期:2020-04-09 00:00 來源:http://www.bigfreeblogs.com 點擊:

微管缺陷嚴重阻礙了多種SiC單晶定向器件的商業化,被稱為SiC器件的“殺手型”缺陷。大多數關于微管缺陷形成機制的討論都是基于微管與大伯格斯矢量超螺形位錯相結合的Frank理論。生長過程中,沿超螺旋位錯核心方向的高應變能密度會導致該處優先升華,因此微管缺陷具有空心的特征。微管缺陷的產生往往會伴隨其它過程的出現,如微管道分解、遷移、轉變和重新結合等,并且隨著晶體直徑的增加,控制所有生長參數達到所需的精度越來越困難,微管缺陷的密度也會隨之增加。

盡管微管的形成具有不同的理論和技術方面的原因,通過對生長工藝的改進,過去幾年里SiC單晶的微管密度仍然在持續下降。2000年,Müller等介紹了Cree公司制備出的直徑為25mm的無微管缺陷4H-SiC晶片,直徑為50mm的4H-SiC晶片的微管密度僅為1.1cm-1,這種質量的材料已經被證明非常適合制造大面積功率器件[10]。2009年Gupta等發表文章稱,美國Ⅱ-Ⅵ公司制備出直徑為106.4mm的半絕緣6H-SiC晶錠,其晶片微管密度在2~8cm-2范圍內[17]。2009年Schmitt等[18]介紹了德國SiCrystal公司在提高3inch 4H-SiC晶片結晶質量上取得的進展,其晶片微管密度小于0.1cm-2。2009年,Leonard等[11]報道了Cree公司出品的經KOH腐蝕的無微管100mm 4H-SiC晶片。2009年,Gao等人采用升華法在 面為籽晶的6H-SiC單晶中得到了無微管的高質量單晶區。圖7為目前山東天岳生產的4英寸4H-SiC晶片,其微管密度為0.3cm-2。近來,隨著技術的進步,減少甚至徹底消除這類缺陷已成為可能。

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