近年来,由于碳化硅（SiC）双极器件在超高压（>5000 V）应用领域优越的性能,SiC PiN二极管、双极结晶体管（BJTs）和绝缘栅双极型晶体管（IGBTs）等双极型功率器件受到了更多的关注。基于SiC的绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为高压功率开关器件的典型代表,具有导通电阻低、工作频率高、安全工作区宽和栅驱动简单等特点,在机车牵引、智能电网等超高压领域具有广阔的发展前景。少子寿命是决定半导体材料质量的关键参数之一,对SiC IGBT器件的优化设计起着非常重要的作用。为了实现有效的电导调制效应,要求漂移层具有足够的少数载流子寿命。然而,目前SiC外延层中存在着大量碳空位,在能级层面上表现为一定浓度的深能级缺陷(Z_1/2,EH_6/7),严重的制约着材料少子寿命。目前,对外延层中深能级缺陷表征以及少子寿命提升方法的研究还不够深入,从而限制了超高压4H-SiC功率器件性能的提升。本文结合ESR（电子自旋共振）法和μ-PCD（微波光电导衰减）法研究了N型4H-SiC外延材料中的碳空位缺陷以及少数载流子寿命的表征方法和改善措施。首先,基于μ-PCD方法建立了SiC材料中载流子浓度分布以及少子寿命衰减模型,分析了表面复合和体复合对μ-PCD法测试SiC材料少子寿命的影响。对于厚度为50μm,掺杂1×10¹⁵cm^-3的外延层,表面复合速率低于1000 cm/s时,得到的有效少子寿命几乎等于所设置的体寿命（1.0μs）;高于1000 cm/s时,得到的有效少子寿命为0.52μs,远低于体寿命。同时还研究了不同外延层厚度对少子寿命的影响以及表面复合速率对200μm厚的外延层少子寿命的影响。结果显示,外延层越厚,少子寿命越高;外延层越厚,表面复合速率对其影响越小。其次,对n型SiC材料进行了不同热氧化时间和温度的实验。ESR的测试结果表明:（1）样品的g因子在1.99635-2.00817之间,说明样品中的缺陷属于碳空位;且各样品的g因子变化范围不大,可以认为热氧化并没有产生新的缺陷种类。（2）ESR强度随着氧化时间的延长和氧化温度的升高而降低。μ-PCD的测试结果表明1050℃氧化10 h的样品获得了最大的少子寿命,而该样品的ESR谱线宽度和强度均为所有样品中的最小值。说明热氧化可以减小表面复合速率,降低碳空位缺陷的浓度,从而提高少数载流子寿命。并且氧化时间越长,温度越高,缺陷浓度越低,越有利于少子寿命的提升。同时也说明ESR法可以量化少子寿命相关的缺陷,其表征结果可以和测得的少子寿命相匹配。为了更进一步提升少子寿命,设计了不同条件的C+离子注入方案,并对样品进行了C+离子注入-高温退火-热氧化处理工艺。对实验设计的C+注入浓度对照组、C+注入深度对照组以及C+注入温度对照组进行ESR测试,得出结论:（1）常温下注入C+离子时,目标浓度较低(2×10¹⁸ cm^-3)、注入深度较浅（300 nm）且氧化时间较长（35 h）的SiC样品的缺陷浓度能够降低到最小值;（2）高温下注入C+离子时,目标浓度较高(2×10²⁰ cm^-3)、注入深度较深（540 nm）且氧化时间较长（35 h）的SiC样品的缺陷浓度能够降低到最小值。采用无损的测试方法μ-PCD法测试样品的少子寿命,根据测试得到的拟合衰减曲线可以得到4H-SiC外延材料体内的少子寿命。但是由于表面复合速率的影响,未做任何处理的4H-SiC外延片的少子寿命反而最高,寿命值为800 ns,经过不同C+离子注入、退火的样品测得的少子寿命反而较低,均为470 ns。本次实验结果表明,C+离子注入可以降低4H-SiC材料内深能级缺陷,但C+离子注入引起表面复合速率的增加会严重的影响μ-PCD法测试得到的少子寿命,下一步需要通过有效的表面钝化技术来降低表面复合的影响。