SiC高温电学特性研究

论文摘要

目前半导体材料主要以Si和GaAs为主,由于它们在高温条件下一些性能不佳,使得以SiC为代表的第三代半导体材料得到了广泛的关注,SiC材料较高的击穿电压和热导率使器件功率承受能力大大提高,在高温大功率领域具有广阔的应用前景。本论文采用PVT法掺钒得到的两块尺寸为1cm? 1cm正方形半绝缘6H-SiC单晶片1#SiC和2#SiC,利用范德堡结构进行高温霍尔测试,获得了该类SiC单晶材料电学参数的温度特性关系。实验结果表明,在室温以上,随着温度逐渐升高,掺钒半绝缘SiC单晶材料的迁移率和载流子浓度逐渐增大,在575K和650K时发生受主杂质补偿,出现两次波动,且迁移率随补偿度加大而降低。同时电阻率随温度升高逐渐降低,到达500K之后,掺杂半绝缘SiC单晶材料已经不能满足高温器件之绝缘衬底的需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 碳化硅研究背景、发展进程、研究现状及应用前景
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 发展进程
• 1.1.3 研究现状
• 1.1.4 应用前景
• 1.2 本文的主要工作
• 第二章 碳化硅单晶材料的结构与性质
• 2.1 碳化硅的晶体结构
• 2.2 碳化硅的电学性质
• 2.2.1 碳化硅的能带结构
• 2.2.2 碳化硅的杂质
• 2.2.3 碳化硅中载流子的输运特性
• 2.2.4 载流子有效质量
• 2.3 碳化硅材料的光学性质
• 第三章 半绝缘碳化硅单晶材料的制备方法
• 3.1 碳化硅单晶的制备
• 3.1.1 Acheson 法
• 3.1.2 Lely 升华法
• 3.1.3 籽晶升华法
• 3.2 晶体生长中的主要缺陷
• 3.2.1 微管道
• 3.2.2 多晶形问题
• 3.3 半绝缘SiC 单晶体材料的制备方法
• 第四章 N型6H-SIC与金属的欧姆接触
• 4.1 欧姆接触形成机理
• 4.2 欧姆接触的测试及评价标准
• 4.3 欧姆接触电极的制备
• 4.3.1 样品预处理
• 4.3.2 蒸发镀Ni 电极
• 4.3.3 高温退火
• 第五章 碳化硅单晶电学特性的研究
• 5.1 霍尔测试原理与方法
• 5.1.1 引言
• 5.1.2 霍尔测试电路
• 5.1.3 测试原理
• 5.2 实验方法
• 5.3 碳化硅单晶载流子浓度的研究
• 5.4 碳化硅单晶迁移率的研究
• 5.5 碳化硅单晶电阻率的研究
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果