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为了拓宽SiC器件的应用范围,开发可见光和近红外光光控SiC器件具有重要意义。本文使用低压化学气相淀积(LPCVD)系统,在n型6H-SiC衬底上沉积Si薄膜,用Si薄膜作为光吸收层,制成了具有良好光电特性的pin-Si/SiC异质结,为开发光控SiC器件奠定了基础。采用白光干涉仪、共聚焦显微镜、XRD、TEM、等现代分析测试技术对不同工艺条件制备的Si层特性进行表征。测试了Si薄膜的厚度并计算了薄膜的生长速率,观察了薄膜的结晶方向和内部缺陷等。简单了解了不同形核温度对结晶方向的影响,研究了不同衬底清洗工艺对Si/SiC异质结漏电流的影响和i-Si层厚度对光电流的影响。得出了以下主要结论:
1.采用LPCVD法可以在850-900℃的温度下,在n型6H-SiC(0001)衬底的Si面沉积了多晶Si薄膜。
2.当SiH4流量为20sccm、衬底温度为900℃、气压为350-420Pa时,薄膜的生长速率约为18.44nm/min。
3.通过TEM的透射电子衍射花样可以看到:当以900℃直接形核生长Si薄膜时,薄膜在生长初期就有按<220>方向生长的情况。在衬底和生长速度相同的条件下,采用低温形核可增加薄膜中Si的单一取向。由XRD测试表明低温形核(600℃-700℃)有利于si薄膜按<111>晶向生长。
4.采用1060℃退火措施后,sic上Ni电极的比电阻可做到5.17×10-4Ω·cm2。
5.异质结的漏电流对衬底清洗工艺比较敏感,衬底用RCA1+RCA2清洗液清洗的异质结漏电流最小。
6.当i层厚度为1.17μm时光电流最大,在光照功率为0.2W/cm2条件下约为0.98mA(电极面积为1mm2)。