本文对同质外延碳化硅单晶材料的生长机理和生长层的表征方法进行了研究。研究了n型4H-SiC当磁场平行于生长轴且电场垂直于生长轴时霍尔迁移率随温度变化的关系;在生长机理的研究方面,主要对在碳化硅衬底材料上同质外延的化学气相淀积理论和外延工艺进行了系统的研究。对碳化硅外延层的表征针对晶体结构和缺陷进行了探讨。首先回顾了碳化硅材料生长方法,简单介绍了碳化硅主要的三种制备方法:高温升华法、液相外延法、化学气相淀积法。其次介绍了化学气相淀积法“热壁”反应室结构。热壁化学气相淀积（Hot-Wall Chemical Vapor Deposition）是目前生长碳化硅外延层最常用的生长设备,它具有设备结构简单、气流控制方便、加热效率高等优点,采用硅烷（SiH₄）丙烷（C₃H₈）作为源气体,以氢气作为载气,常压或减压条件下在CVD设备上生长碳化硅薄膜是目前广泛采用的外延生长手段。比较了不同入口碳硅比例、衬底方向和极性等对外延层质量及生长率的影响。对气相和表面的化学反应机制进行了分析,对氮掺杂的n型材料杂质合并机制进行了研究。为了对生长的材料质量进行分析,同时为改善生长工艺条件提出合理建议,论文最后探讨了外延薄膜晶型的拉曼光谱表征方法及缺陷的表征方法。外延层的晶体缺陷一直是制约碳化硅薄膜质量的难题,在碳化硅外延层可能出现的缺陷中,讨论了三种主要缺陷:微管、基平面微错和三角形缺陷。研究了以上缺陷对器件性能的影响,介绍了缺陷的形貌、起源和演化,提出了表征缺陷的实验方法。