化学气相沉积碳化硅结构与电性能关系的研究.docx

化学气相沉积碳化硅结构与电性能关系的研究
近年来，碳化硅（SiC）因为其优异的热学、光学和电学性能，而被广泛地应用于半导体、照明和高温化学反应器等领域。其中，化学气相沉积（CVD）是最常用的制备方法之一。本篇论文旨在探究CVDSiC结构与电性能的关系，并对其应用前景进行分析。
一、CVDSiC制备方法
CVD是一种化学制备技术，其基本原理是在高温下，将气态前体化合物输送到基底表面，并在表面形成一层固体膜。CVDSiC的前体化合物可为SiH4、C3H8等有机硅和有机碳，从而形成SiC。
CVDSiC制备的过程可分为沉积反应和腐蚀反应两个步骤。在沉积反应中，SiH4和C3H8等前体化合物通过气体扩散输送到腔体中，通过射流或辐射加热技术升高温度，使前体化合物在基底上沉积形成SiC。而在腐蚀反应中，则通过乙酸酸性溶液对SiC样品进行腐蚀实验，以便进行实验参数的调节和材料的质量评估。
二、CVDSiC结构与电性能的关系
CVDSiC具有优异的性能，如高温稳定性、高强度、高硬度、良好的化学稳定性和半导体性质等，其电性能对于材料的应用领域和工作状态具有重要影响。下面就结构与电性能的关系进行探究。
1.结构对电性能的影响
在SiC中，晶格差异大的Si和C元素形成了相邻的共价键，结合能较高，而且由于Si和C原子重量比较接近，形成的键长较为均匀，因此，它相比于其他的材料，具有更加坚硬和容易导电的结构。
CVDSiC的结构与晶体取向和生长条件密切相关。在晶格结构方面，SiC主要包括3C、4H、6H、Si-terminated4H和C-terminated4H等几类结构。这些不同的晶格结构对于SiC材料的电学性能的影响是不同的。如4H-SiC结构比较常用，具有较高的载流子迁移率和较小的晶格失配，而3C-SiC之类的结构，由于存在一些晶格缺陷或者其他附带的杂质，常常会导致更加复杂的电学性能变化。
此外，在CVDSiC材料的生长条件方面，微观的结构也会对电性能产生影响，如生长速率可能会对合成晶体品质和性质产生影响，如会影响SiC结晶方式、表面品质。同时，生长方法和条件也会影响SiC的缺陷密度，而材料的缺陷通常会影响其电学的关键参数，如迁移率。
2.电性能指标
SiC的电性能指标与材料的化学成分、制备条件、晶格结构和表面缺陷密度等因素有关。下面简要介绍一些电学性质指标。
（1）击穿电场强度（EBD）：EBD是指电场达到使材料发生永久性损坏的场强。根据实验结果可发现：SiC材料中EBD较高，SiC的击穿电压可达到1.8MV/cm以上，相比于其他半导体材料如GaAs、InP等，高出很多。
（2）型漂移迁移率（mu_E）：电子或空穴在材料中运动时会受到各种各样的散射，如声子散射、电子-电子散射等。mu_E是指在材料中，载流子运动时受到的有效的阻碍程度。研究表明，4H-SiC具有较高的mu_E，约在150~200cm²/V.s。
（3）热稳定性：经过长时间、高温、高电场等条件的试验，SiC的电导率基本不变，表现出较好的热稳定性。
三、SiC应用前景
在半导体、照明、光伏、化学反应器等领域，SiC材料将会有更广泛的应用前景。在半导体领域，SiC材料可用作高功率电子器件、高温电器、传感器、微机电系统、蓝光LED等。在照明领域，由于SiCLED具有高效、高亮度、长寿命等特点，因此在室内照明、车灯、路灯、信号灯等领域应用潜力巨大。在光电领域，又运用于太阳能电池板等领域。在化学反应器领域，硅代碳材料Sic可作为耐高温纳米反应器，广泛应用于工业领域。
总之，CVDSiC在结构与电性能方面具有优异的特点，其应用前景也非常广阔，近年来取得了较为显著的进展。随着技术的进一步发展和完善，相信CVDSiC材料在未来的各个领域中将会有更加广泛的应用。