1. 研究目的与意义（文献综述）

上世纪初发展起来的硅材料成为当代信息产业发展的基石，目前95%以上的半导体器件和99%以上的集成电路都是由硅材料制作。经过近百年的发展, 性能优势已得到充分发挥的硅材料逐渐无法满足高温、高压、抗辐射等方面要求,半导体行业急需适应现代产业需求的新型材料。而经过100多年的认知和20多年的研发后,碳化硅材料已被业界认为是继硅、砷化镓之后发展最为成熟的第三代半导体材料,其优越的半导体性能远超硅材料。碳化硅材料可广泛应用于电力电子器件(二极管、场效应管、换能器、马达驱动器、输出整流器)、射频器件(宽带通讯、有源相控阵雷达)、光电子器件(大功率发光二极管)等领域,与大众生活息息相关，具有重要的战略地位，业界广泛认为，宽禁带半导体碳化硅材料的发展将引领世界第三次半导体产业革命。

据统计, 如果使用半导体碳化硅材料led路灯替代高压钠灯，以1000支为单位，一年可节省人民币187.98万元；我国照明用电每年在3000亿度以上，如果用半导体碳化硅led取代全部白炽灯或部分取代荧光灯，可节省三分之一的照明用电，即1000亿千瓦时，这也就意味着节省了相当于总投资超过2000亿元人民币的三峡工程全年的发电量。这对于能源供应紧张的我国来说，具有重要的战略意义。根据新能源产业技术综合开发研究机构的估算结果，到2030年，随着半导体碳化硅材料的普及，如将内置半导体器件全部由碳化硅材料制作，与传统的硅材料器件相比，电力损耗下降幅度最高可达47%。

综上可见，解决未来新能源发展问题的一个重要途径就是更为广泛地推广使用半导体碳化硅材料，世界正在迎来由半导体碳化硅材料引领的新时代。

2. 研究的基本内容与方案

研究目标：采用激光化学气相沉积技术，六甲基二硅烷(hmds)为单一前驱体，氩气为载流气，氢气为稀释气体，si(111)为衬底，在安全、低压的环境中制备外延立方sic薄膜。建立沉积温度、沉积压强对薄膜表面形貌、沉积速率、显微结构、生长取向、外延模式以及缺陷浓度关系，阐明材料的生长方式以及显微结构的演变机理，为制备高质量的立方sic薄膜提供高效合理的技术路线与理论依据。

研究内容：采用lcvd技术在si(111)衬底上外延生长立方sic薄膜。研究沉积温度、沉积压强对薄膜表面形貌、沉积速率、显微结构、生长取向、外延模式及缺陷浓度关系；最后研究偏角度对薄膜缺陷的影响；通过对工艺参数的控制，实现外延sic(111)的可控生长，阐明其生长方式以及显微结构的演变机理，确定最优的制备条件。

拟采取的研究方法：（1）采用lcvd技术，六甲基二硅烷(hmds)为单一前驱体，氩气(ar)为载流气体，氢气(h₂)为稀释气体，si(001)为衬底。研究沉积温度、沉积压强、前驱体浓度对sic取向、形貌、显微结构的影响。

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3－5周：以hmds为原料在si(111)基板上制备外延3c-sic(111)薄膜；
3. 第5－13周：对制备的薄膜的结构进行表征，研究不同温度和压强对外延薄膜的沉积速率、表面形貌、显微结构的影响，探索外延薄膜的生长机理及生长条件；
4. 第14－17周：完成并修改毕业论文，准备论文答辩。

5. 18周上传毕业论文。

6. 19周进行答辩。
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   4. 参考文献（12篇以上）

   [1] zhang s，tu r，et al. high-speed epitaxial growth of β-sic film on si(111) single crystal by laser chemical vapor deposition[j]. am. ceram. soc. 2012，95：2782–2784 .

   [2] song zhang, qingfang xu, et al. high-speed preparation of lt;111gt;- and lt;110gt;-oriented β-sic films by laser chemical vapor deposition[j]. am.ceram.2014，soc. 97：952–958 .

   [3] severino, a. et al. high-quality 6 inch (111) 3c-sic films grown on off-axis (111) si substrates. thin solid films 518, s165–s169 (2010).

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