LPCVD法制备3C-SiC及3C-SiC纳米线特性研究
发布时间：2022-01-07 15:30
3C-SiC作为第三代半导体材料具备禁带宽、临界击穿电场高、电子饱和漂移速度高、热导率高等众多优异的性能,但由于其较大的晶格失配和热膨胀系数使其外延薄膜较为困难。本文主要采用LPCVD（低压化学气相沉积）方法在Si衬底上生长出3C-SiC外延层,并通过改变外延过程中的工艺参数（生长温度、生长压力、生长时间、C/Si比）研究了表面形貌和结晶质量,采用不同的材料分析方法对生长出的3C-SiC进行了测试,并对生长出的3C-SiC纳米线的特性进行了研究,分析结果如下:1.采用LPCVD法在Si衬底上制备的3C-SiC为多晶结构,具有3C-SiC（111）方向择优取向特点。2.比较不同的生长温度,得出随着生长温度的升高,3C-SiC表面和截面形貌表明已生长成膜,但表面不均匀有孔洞出现,达到1300℃时孔洞较少,当达到1350℃时外延层表面反而变得比较粗糙。因此1300℃为较好的生长温度。3.比较不同的生长压力,得出随着生长压力的提高,104Pa下3C-SiC表面粗糙度降低,结晶性提高。因此104Pa为较好的生长压力。4.比较不同的生长时间,得出随着生长时间的延长,120min条件下生长出的3C-...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一维SiC纳米结构典型形态(a)碳纤维上的纳米线阵列；(b)镍硅球体上的超长纳米线；
图 3-1 LPCVD 装置结构框图Fig. 3-1 Block diagram of LPCVD device前要对反应室抽真空，本系统的压力控制是通过气路控制系统机械泵为扩散泵提供前级真空，在扩散泵的前端提供高真空，泵用于抽高真空。时，将 Si 衬底放进反应室中的坩埚中，样品置于如图 3-2 所，使其处在一个受热较均匀的条件下。随后将坩埚放置在反应-3 所示，坩埚上方放置毛毡(漏一个洞进行测温)封口，整个石体通过石墨坩埚下的圆孔通入。然后关闭反应室，通过与反应反应室中抽至高真空。生长过程中的压力可通过机械泵与反应应室采用中频感应加热升温，并采用热电偶测量温度，可以通节加热速率以及保持恒温，防止过多的热辐射损失。定的反应生长温度后，反应源气体硅烷（SiH4）和乙炔（C2H体输运系统进入反应室，本课题采用硅烷和 99.98%纯度的乙
图 3-3 反应台结构截面示意图Fig. 3-3 Cross-section of the reaction table structureiC 外延层和纳米线制备方法及工艺流程 外延层制备工艺流程如图 3-4 所示，分为 Si 衬底清洗、放样抽真空清洗、C2H2碳化、SiH4和 C2H2外延生长、降温取样等步骤。清洗用衬底为 P 型 Si(100)，其电阻率为 1-10Ω.cm，厚度 500±10μm。硅洗步骤：
【参考文献】：
期刊论文
[1]3C-SiC电子结构和磁性的第一性原理计算[J]. 林龙,李先宏,张波,张战营,张志华,陶华龙,何明. 硅酸盐学报. 2016(11)
[2]SiC/多层石墨烯纳米复合材料的制备与表征[J]. 陈晨,余金山,周新贵,张长瑞. 材料保护. 2013(S2)
[3]水平冷壁CVD生长4H-SiC同质外延膜的研究[J]. 高欣,孙国胜,李晋闽,赵万顺,王雷,张永兴,曾一平. 半导体学报. 2005(05)
[4]3C-SiC的液相外延生长及其结构的保持与分析[J]. 封先锋,陈治明,马剑平,蒲红斌,李留臣. 人工晶体学报. 2004(06)
[5]Si（001）衬底上APCVD生长3C-SiC薄膜的微孪晶及含量[J]. 郑新和,渠波,王玉田,戴自忠,杨辉,梁骏吾. 中国科学（A辑）. 2001(03)
[6]Si（111）碳化层中的SiC结晶[J]. 雷天民,陈治明,马剑平,余明斌. 半导体学报. 1997(04)
博士论文
[1]3C-SiC/Si异质外延生长与肖特基二极管伏安特性的研究[D]. 陈达.西安电子科技大学 2011
硕士论文
[1]SiC基稀磁半导体材料的制备、结构与磁性研究[D]. 吕志聪.河南大学 2013
[2]SiC基稀磁半导体纳米材料的微结构和磁性研究[D]. 田宇.河南大学 2012
[3]3C-SiC纳米线的制备与发光性能研究[D]. 吴悦迪.扬州大学 2012
[4]助溶剂法不同形貌SiC晶体的生长[D]. 翟蕊.浙江大学 2007
[5]CVD法制备3C-SiC/Si薄膜研究[D]. 梁涛.电子科技大学 2006
[6]SiC生长初期C原子沉积过程的分子动力学模拟[D]. 滕晓云.河北大学 2001
本文编号：3574795
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一维SiC纳米结构典型形态(a)碳纤维上的纳米线阵列；(b)镍硅球体上的超长纳米线；
图 3-1 LPCVD 装置结构框图Fig. 3-1 Block diagram of LPCVD device前要对反应室抽真空，本系统的压力控制是通过气路控制系统机械泵为扩散泵提供前级真空，在扩散泵的前端提供高真空，泵用于抽高真空。时，将 Si 衬底放进反应室中的坩埚中，样品置于如图 3-2 所，使其处在一个受热较均匀的条件下。随后将坩埚放置在反应-3 所示，坩埚上方放置毛毡(漏一个洞进行测温)封口，整个石体通过石墨坩埚下的圆孔通入。然后关闭反应室，通过与反应反应室中抽至高真空。生长过程中的压力可通过机械泵与反应应室采用中频感应加热升温，并采用热电偶测量温度，可以通节加热速率以及保持恒温，防止过多的热辐射损失。定的反应生长温度后，反应源气体硅烷（SiH4）和乙炔（C2H体输运系统进入反应室，本课题采用硅烷和 99.98%纯度的乙
图 3-3 反应台结构截面示意图Fig. 3-3 Cross-section of the reaction table structureiC 外延层和纳米线制备方法及工艺流程 外延层制备工艺流程如图 3-4 所示，分为 Si 衬底清洗、放样抽真空清洗、C2H2碳化、SiH4和 C2H2外延生长、降温取样等步骤。清洗用衬底为 P 型 Si(100)，其电阻率为 1-10Ω.cm，厚度 500±10μm。硅洗步骤：
【参考文献】：
期刊论文
[1]3C-SiC电子结构和磁性的第一性原理计算[J]. 林龙,李先宏,张波,张战营,张志华,陶华龙,何明. 硅酸盐学报. 2016(11)
[2]SiC/多层石墨烯纳米复合材料的制备与表征[J]. 陈晨,余金山,周新贵,张长瑞. 材料保护. 2013(S2)
[3]水平冷壁CVD生长4H-SiC同质外延膜的研究[J]. 高欣,孙国胜,李晋闽,赵万顺,王雷,张永兴,曾一平. 半导体学报. 2005(05)
[4]3C-SiC的液相外延生长及其结构的保持与分析[J]. 封先锋,陈治明,马剑平,蒲红斌,李留臣. 人工晶体学报. 2004(06)
[5]Si（001）衬底上APCVD生长3C-SiC薄膜的微孪晶及含量[J]. 郑新和,渠波,王玉田,戴自忠,杨辉,梁骏吾. 中国科学（A辑）. 2001(03)
[6]Si（111）碳化层中的SiC结晶[J]. 雷天民,陈治明,马剑平,余明斌. 半导体学报. 1997(04)
博士论文
[1]3C-SiC/Si异质外延生长与肖特基二极管伏安特性的研究[D]. 陈达.西安电子科技大学 2011
硕士论文
[1]SiC基稀磁半导体材料的制备、结构与磁性研究[D]. 吕志聪.河南大学 2013
[2]SiC基稀磁半导体纳米材料的微结构和磁性研究[D]. 田宇.河南大学 2012
[3]3C-SiC纳米线的制备与发光性能研究[D]. 吴悦迪.扬州大学 2012
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[5]CVD法制备3C-SiC/Si薄膜研究[D]. 梁涛.电子科技大学 2006
[6]SiC生长初期C原子沉积过程的分子动力学模拟[D]. 滕晓云.河北大学 2001
本文编号：3574795
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