SiC单晶生长动力学与缺陷研究进展

本篇论文深入探讨了SiC单晶生长动力学模型及其缺陷形成机制。作者徐伟和刘雪绞针对近年来国际和国内对大直径SiC单晶体生长的广泛关注，着重研究了这种宽带隙半导体材料在第三代半导体领域的应用。SiC因其特性，如宽禁带、高击穿电场、高热导率和高饱和电子漂移速率，使其成为高温、大功率、低损耗器件的理想选择，特别是在光电子器件制造方面前景广阔。 物理气相传输法（PVT）是当前SiC单晶生长的主要技术手段，它依赖于高温下SiC粉末的分解产生Si、SiC2和Si2C等气相物种。这些气体在过饱和状态下沉积在冷端的籽晶表面，形成晶体。然而，由于生长条件严苛，过程不可见，因此建立合理的动力学模型和进行数值模拟至关重要。 论文的核心内容包括生长动力学模型的提出，该模型基于Si、SiC2和Si2C的平衡分压对生长速率的影响。作者讨论了影响SiC晶体生长速率的关键因素，例如温度梯度、杂质控制以及生长气氛的净化。同时，论文还探讨了晶体缺陷形成的原因和机制，这是确保高质量SiC单晶生长的关键环节。 为了实现高效生长，文章提及的PVT法生长设备采用了中频感应加热单晶炉，通过精确控制温度和真空环境来优化过程。测量技术也十分关键，通过红外测温计监控顶层和底层温度，以评估生长腔内的温度梯度。 这篇论文为我们提供了SiC单晶生长过程的深入理解，包括动力学模型的建立、影响因素的分析以及缺陷控制策略，对于推动SiC单晶生长技术的进步具有重要的理论价值和实践指导意义。