1. 研究目的与意义（文献综述）

碳化硅（sic）由于其具有禁带宽度大、击穿电压高、服役温度高等优异性能，是继硅、砷化镓之后发展得最为成熟的第三代半导体材料，可被广泛应用于大功率电力电子器件（二极管、场效应管、输出整流器等）、射频器件（宽带通讯、有源相控阵雷达等）、光电子器件（大功率发光二极管等）领域，满足半导体器件在高温、高压、高频、抗辐射、小型化等方面的苛刻要求。碳化硅也是解决未来新能源发展问题的一个重要途径，例如碳化硅半导体器件与传统的硅器件相比，电力损耗下降幅度最高可达47%，若用碳化硅led取代现有光源，有望每年节省1000亿度电，约合人民币500亿元。

sic晶体中c、si原子的双层堆积序列的变化导致不同的晶型。已被证实的sic同质异形超过200余种，其物理性质，特别是半导体特性有显著的差异。目前，最受人们关注的是立方（3c）与六方（4h、6h）碳化硅。国内外一般采用升华法制备6h-sic和4h-sic，并已有体单晶出售，但无法获得3c-sic。而且由于制备成本高，导致其价格昂贵，2英寸碳化硅晶片的国际市场价格高达500美元，其成本占碳化硅半导体器件价格的20% 以上，因此碳化硅晶片价格已成为第三代半导体产业发展的瓶颈。而3c-sic正处于实验室研发阶段，是唯一可在价格低廉的si单晶上实现外延生长的碳化硅材料。并且3c-sic具有更大的电子迁移率、击穿电压与适中的禁带宽度，在极端条件下服役的金属氧化物半导体场效应晶体管（metal oxide semiconductor field effect transistors, mosfets）、微电子机械系统（micro electro mechanical systems, mems）以及超大功率半导体器件应用方面更具有优势。因而，研发硅单晶衬底上3c-sic外延薄膜的生长技术，有望降低成本，进而促进第三代半导体产业的迅猛发展，拓展市场需求。

目前，3c-sic外延薄膜的制备技术存在下列问题急需解决。

2. 研究的基本内容与方案

a. 研究内容

（1） 采用lcvd生长技术制备3c-sic外延薄膜

使用无偏角度的单晶si(110)基板，通过调节激光功率、原料组分以及系统压强制备3c-sic薄膜。通过x射线衍射、场发射扫描电镜等表征手段确定其外延关系，研究各参数对外延薄膜的生长速率、表面形貌、显微结构的影响，探究外延碳化硅薄膜的生长过程和生长模式，探索适合外延生长出不同择优取向的外延碳化硅薄膜的工艺参数区间。

3. 研究计划与安排

1.第1－2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告；

2.第3－9周：在（110）单晶硅基板上制备外延碳化硅薄膜，研究不同温度和压强对外延碳化硅薄膜的生长的影响，并结合测试手段及时对其结构进行表征表征和分析；

3.第10－13周：研究不同沉积时间对外延碳化硅薄膜择优取向的影响，完成该部分后，结合相关理论对生长机理进行阐述；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] j.-h. boo, s.a. ustin, w. ho. low-temperature epitaxial growth of cubicsic thin films on si(111) using supersonic molecular jet of single sourceprecursors[j]. thin solid films, 1999, 343: 650-655.

[2] w.-y. chen, c. chen, j. hwang, et al. growth of 3c-sic on si (100) bylow pressure chemical vapor deposition using a modified four-step process[j].crystal growth and design, 2009, 9(6): 2616-2619.

[3] m. roland. materials science: silicon carbide in contention[j]. nature,2004, 430(7003): 974-975.