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小角晶界对单晶材料的影响有哪些

小角晶界对单晶材料的影响有哪些

发布日期:2020-04-20 00:00 来源: 点击:

单晶材料硅晶体生长过程中,由于气相组分过饱和使晶坯边缘进行择优生长,从而产生了偏离籽晶方向的晶格失配区域,在晶格失配区域,不同晶向的晶粒之间形成晶界。晶界通常由扩展边缘和螺旋位错构成,并贯穿整个晶锭,这对器件结构是致命的。靠近晶体边缘的小角晶界是大直径晶体在非优化工艺条件下生长时形成的,它是SiC材料中具有轻度位错的不同区域之间的交界,小角晶界作为应力中心,增加了外延生长过程中晶片在缺陷处破裂的可能性,因此应尽量减少或消除晶体中小角晶界的密度。通过观察同一个晶棒不同生长阶段晶片的KOH腐蚀形貌,发现沿着<1-100>方向的小角晶界是在生长过程中刃位错的滑移引入的,而不是在生长初期形成的,如图9所示。生长室内的径向温度梯度对小角晶界的结构和形貌具有一定的影响,小的径向温度梯度可以减少小角晶界的位错形成[20] 。

目前SiC单晶材料的主要应用领域有LED照明、雷达、太阳能逆变,未来SiC器件将在智能电网、电动机车、通讯等领域扩展其用途,市场前景不可估量。随着SiC晶体生产成本的降低,SiC材料正逐步取代Si材料成为功率半导体材料的主流,打破Si芯片由于材料本身性能而产生的瓶颈,SiC材料将会给电子产业带来革命性的变革。

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