碳化硅(SiC)作为重要的第三代半导体材料之一,在高温、高频、高功率、抗辐射等方面具有优秀的性能。SiC基器件已经在军事、民事、航空航天等多领域得到了广泛应用,是各国科学技术竞争的重点领域。SiC衬底晶片作为SiC产业链的基石有着至关重要的地位。目前国际上主流的SiC衬底晶片生长方法是物理气相传输法(PVT)。但近些年来,液相法生长SiC晶体由于生长技术的特点,有望实现高质量p型SiC衬底晶片的生长而备受关注。国外已经开展了大量的相关研究并取得了很大进展,然而国内有关技术研究尚未见较好报道。对于液相法的研究亟需攻关,以缩小与国际前沿之间的差距。本论文系统地研究了液相法生长SiC晶体的特点,对液相法生长的SiC晶体的相关性质进行了表征,同时,还研究了SiC衬底晶片中划痕的表征方法。本论文的主要内容如下:首先,对液相法生长SiC晶体中的一些关键问题进行了研究。对液相法生长中所用的助溶液体系进行了探索,寻找出适合SiC晶体生长的助溶液组成成分以及各成分的合理占比。通过设计保温条件在径向与轴向上实现了生长温场的合理分布。对生长过程中籽晶的粘接、旋转、提拉等重要参数进行了探索与优化。同时,还对SiC晶体生长过程中的气体压强与失重等相关参数进行了研究,实现了晶体生长的超长时间稳定。另外,还建立了生长过程的基本理论模型,使得对液相法生长SiC晶体的物理过程有了深入理解。最终,成功实现了SiC晶体的高质量、长时间稳定生长,已经获得了直径2英寸,厚度10 mm的SiC晶体。其次,对液相法生长的SiC晶体进行了性质表征。其拉曼数据表示助溶液中Al的加入可以将SiC晶型稳定为4H晶型。电学与二次离子质谱(SIMS)数据显示晶体中实现了Al原子的高浓度掺杂,其载流子类型为空穴,表明通过液相法获得了p型的SiC晶体。Cr与Ce在晶体中掺杂浓度很低,均低于SIMS下限。同时,还发现生长的晶体表现出稀磁半导体性质。SiC晶体在35 K以下表现出铁磁特性。我们首次对Al掺杂SiC晶体的磁晶各向异性进行了测量,确定了其易磁化轴在(0 0 0 1)平面内。我们也研究了Al浓度变化对铁磁性强度与磁晶各向异性的影响。结合实验数据并通过第一性原理计算发现晶体中的Si空位数量对于SiC中铁磁性的产生起着至关重要的作用。最后,提出了一种采用皮秒脉冲激光表征SiC衬底晶片表面亚损伤层不可见划痕的方法。采用波长为355 nm的皮秒脉冲激光以10 mm/s的速度滑动辐照SiC晶片表面后,在光学显微镜下就可以清楚地看到原本不可见的划痕。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和原子力显微镜等微观表征手段,发现当激光辐照晶体表面后,由于激光瞬间的高能作用,会使得晶体表面出现一层约20 nm厚的非晶SiC和非晶Si O薄层。划痕处由于富集了更多的缺陷,在激光辐照下其深度会从1 nm被放大到70 nm,从而光学显微可见。另外,还确定了不同晶型的激光辐照的损伤阈值能量密度,对于4H-SiC和6H-SiC分别为1.70 J/cm~2(85 GW/cm~2)和1.28 J/cm~2(64 GW/cm~2)。实验表明阈值能量密度即为激光表征不可见划痕的最优能量密度。该方案相比于传统方法对设备要求低、对样品损伤小,且实施方便快捷,具有良好的应用前景。