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微悬臂梁弯曲法测量3c-sic薄膜断裂强度

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纳米技术与精密工程 2017年第2期15卷 87-92页

作者：路远董培涛吴学忠国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

针对恶劣环境下MEMS对高强度材料的需求,采用化学气相沉积(cVD)外延生长3c-sic薄膜.利用微力学操纵系统,对3c-sic微悬臂梁进行了弯曲实验.利用厚板结构的有限元仿真和威布尔统计,得到3c-sic薄膜断裂强度.结果表明:不同尺寸3c-sic微悬臂... 详细信息

针对恶劣环境下MEMS对高强度材料的需求,采用化学气相沉积(cVD)外延生长3c-sic薄膜.利用微力学操纵系统,对3c-sic微悬臂梁进行了弯曲实验.利用厚板结构的有限元仿真和威布尔统计,得到3c-sic薄膜断裂强度.结果表明:不同尺寸3c-sic微悬臂梁威布尔特征强度为1 852.15 MPa、2 554.56 MPa、2 598.39 MPa、2 911.64 MPa,威布尔模数分别为9.547、11.541、18.909、20.733.断裂强度随微悬臂梁宽度增加而减小,威布尔模数也减小,分析认为:结构尺寸越大的微悬臂梁,含有的生长缺陷(如孔洞、裂纹等)越多,造成其断裂强度越低.

关键词： 3c-sic薄膜微悬臂梁弯曲实验威布尔统计断裂强度

射频溅射法制备3c-sic和4H-sic薄膜

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物理学报 2004年第8期53卷 2780-2785页

作者：林洪峰谢二庆马紫微张军彭爱华贺德衍兰州大学物理科学与技术学院兰州730000

利用射频溅射法在Si衬底上制备了sic薄膜 ,并利用x射线衍射 (XRD)和红外 (IR)吸收谱对薄膜的结构、成分及化学键合状态进行了分析 .XRD结果表明 ,低温制备的sic薄膜为非晶相 ,而在高温下 (>80 0℃ ) ,薄膜呈现 4H sic和 3c sic结晶相 .I... 详细信息

利用射频溅射法在Si衬底上制备了sic薄膜 ,并利用x射线衍射 (XRD)和红外 (IR)吸收谱对薄膜的结构、成分及化学键合状态进行了分析 .XRD结果表明 ,低温制备的sic薄膜为非晶相 ,而在高温下 (>80 0℃ ) ,薄膜呈现 4H sic和 3c sic结晶相 .IR谱显示 ,溅射制备薄膜的吸收特性主要为Si—c键的吸收 .此外 ,还利用原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行了研究。

关键词：射频溅射法 3c-sic薄膜 4H-sic薄膜 X射线衍射分析红外吸收谱分析薄膜结构分析

Si(110)基板上激光化学气相沉积法外延生长3c-sic薄膜

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Si(110)基板上激光化学气相沉积法外延生长3C-SiC薄膜

作者：孙清云武汉理工大学

学位级别：硕士

立方碳化硅(3c-sic)作为一种宽带隙半导体材料,具有高热导率、高临界击穿场强、高的电子迁移率,以及化学性能稳定,机械性能好等特性,在高温、高频、大功率、和抗辐射电子器件等领域有广泛的应用前景。针对现有的Si(110)基板上3c-sic薄... 详细信息

立方碳化硅(3c-sic)作为一种宽带隙半导体材料,具有高热导率、高临界击穿场强、高的电子迁移率,以及化学性能稳定,机械性能好等特性,在高温、高频、大功率、和抗辐射电子器件等领域有广泛的应用前景。针对现有的Si(110)基板上3c-sic薄膜外延生长的研究中存在厚度小、沉积速率低等问题,本论文采用激光化学气相沉积技术,以六甲基二硅烷(HMDS,Si(cH)-Si(cH))为前驱体,分别以Ar和H作为稀释气体,在Si(110)基板上制备3c-sic外延薄膜。重点研究了沉积气氛、沉积温度、沉积压强、沉积时间、稀释气体流量对薄膜取向、形貌、沉积速率影响及界面空洞缺陷消除后3c-sic薄膜的外延生长。在Ar气氛中分别研究了沉积温度、沉积时间、稀释气体流量对3c-sic薄膜晶体取向、形貌、结晶质量及沉积速率的影响,采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱(Raman)对薄膜物相、形貌、结构进行表征。结果表明:通过调节工艺参数在Si(110)基板上仅能生长3c-sic晶体取向的薄膜,在沉积温度1598 K、沉积压强100 Pa、Ar流量500 sccm条件下,3c-sic取向的晶粒呈金字塔生长,薄膜的最高沉积速率为41μm/h。采用先通入稀释气体(Ar),激光加热到沉积温度再通入HMDS的工艺发现Si基板表面被刻蚀产生界面空洞,通过分析界面空洞的产生机理后对工艺流程进行改进,采用激光先加热到沉积温度,然后同时通入稀释气体(Ar)和HMDS的工艺流程消除了界面空洞并在预热温度1073 K,沉积温度1598 K、沉积压强100 Pa、Ar流量500 sccm条件下获得了3c-sic的外延生长。极图与透射电子显微镜(TEM)分析表示薄膜外延关系为3c-sic[-1-12]//Si[001]和3c-sic[-110]//Si[-110]。H气氛中,在Si(110)基板上分别获得了和取向的3c-sic外延薄膜。研究沉积温度(1473 K-1623 K)和沉积压强(800 Pa-1400 Pa)条件下3c-sic薄膜外延取向的生长规律。结果表明:低温低压下,3c-sic薄膜在Si(110)基板上呈取向外延生长,其外延关系为3c-sic[110]//Si[110]和3c-sic[111]//Si[111];随着温度和压强的升高,3c-sic薄膜呈和随机取向生长;高温1623 K和高压1200 Pa-1400 Pa下,3c-sic薄膜在Si(110)基板上呈取向外延生长,低温1473 K和高压1200 Pa-1400 Pa条件下,3c-sic薄膜呈取向晶须状生长。

关键词： 3c-sic薄膜 Si(110)基板激光化学气相沉积界面空洞及消除外延生长

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3c-sic晶体薄膜的退火特性及其光荧光

西安理工大学学报 2001年第4期17卷 335-337页

作者：雷天民陈治明马剑平王建农胡宝宏西安理工大学理学院香港科技大学

采用 HFcVD技术 ,通过两步 cVD生长法 ,以 cH4 +Si H4 +H2 混合气体为生长源气 ,在 Si衬底上生长 3 c-Si c晶体薄膜。对所制备的样品薄膜在氮气气氛中分别采取了快速退火和慢速退火处理 ,并对退火前后的样品进行了光荧光 ( PL)分析。结... 详细信息

采用 HFcVD技术 ,通过两步 cVD生长法 ,以 cH4 +Si H4 +H2 混合气体为生长源气 ,在 Si衬底上生长 3 c-Si c晶体薄膜。对所制备的样品薄膜在氮气气氛中分别采取了快速退火和慢速退火处理 ,并对退火前后的样品进行了光荧光 ( PL)分析。结果显示 ,未经退火处理的样品其 PL谱为一覆盖整个可见光区域的展宽发光谱线 ,主峰位置在 52 0 nm附近 ;经快速退火处理后样品的 PL谱在 450 nm位置附近出现了又一较强峰 ,再经慢速退火处理后此峰基本消失 ,但室温 PL峰发生红移。比较结果说明快速退火处理极易给 3 c-Si c晶体薄膜造成应力损伤。

关键词： 3c-sic薄膜热丝cVD 退火光荧光半导体薄膜应力损伤

用200kV高分辨电子显微镜辨认3c-sic中的硅和碳原子

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电子显微学报 2007年第2期26卷 85-89页

作者：唐春艳李方华王蓉北京凝聚态物理国家实验室中国科学院物理研究所北京100080 北京科技大学材料物理系北京100083

用200 kV六硼化镧灯丝的高分辨电子显微镜拍摄了外延生长在硅衬底的3c-sic薄膜的[110]显微像。经过解卷处理和衍射振幅校正,把实验像转换为直接反映晶体投影结构的结构像,近邻Si、c原子柱显现为黑(灰)的像点对,即所谓的哑铃。测量了结... 详细信息

用200 kV六硼化镧灯丝的高分辨电子显微镜拍摄了外延生长在硅衬底的3c-sic薄膜的[110]显微像。经过解卷处理和衍射振幅校正,把实验像转换为直接反映晶体投影结构的结构像,近邻Si、c原子柱显现为黑(灰)的像点对,即所谓的哑铃。测量了结构像中不同厚度区域哑铃的灰度变化,分析了哑铃中二个端点的相对灰度值随厚度的变化关系,结合赝弱相位物体近似像衬理论进行分析,辨认出Si与c原子柱。

关键词：高分辨电子显微像解卷处理赝弱相位物体近似像衬理论 3c-sic薄膜

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3c-sic压阻式压力传感器研究

3C-SiC压阻式压力传感器研究

作者：张克基西安电子科技大学

学位级别：硕士

碳化硅（sic）是当前最有潜力的宽禁带半导体材料，它具有热稳定性强、机械强度高、抗腐蚀、抗辐照等特性，且3c-sic与Si工艺兼容，这使其成为制造高温压力传感器的理想材料。本文致力于研究工作温度能达到400℃的3c-sic压阻式压... 详细信息

碳化硅（sic）是当前最有潜力的宽禁带半导体材料，它具有热稳定性强、机械强度高、抗腐蚀、抗辐照等特性，且3c-sic与Si工艺兼容，这使其成为制造高温压力传感器的理想材料。本文致力于研究工作温度能达到400℃的3c-sic压阻式压力传感器，主要内容包括3c-sic薄膜的生长以及其力学性能测试，传感器芯片结构与工艺的设计。本文首先用交替引入源外延（ASE）法来生长3c-sic薄膜，这比常用的两步cVD法生长温度低，有助于改善薄膜的性能，可使在此薄膜上制备的传感器性能更好。采用纳米压痕法测量了3c-sic薄膜的硬度和杨氏模量，接着用微结构法测量了3c-sic薄膜的残余应力，其结果与用拉曼光谱分析法测量的结果接近。结果显示生长在（100）Si上的3c-sic薄膜比生长在（111）Si上的3c-sic薄膜的质量好，说明生长在（100）Si上的3c-sic薄膜更利于制备高性能的传感器。接着对3c-sic的压阻效应进行了研究，根据压阻式压力传感器的原理，在基于提高传感器性能的原则上，设计了传感器的芯片，包括弹性膜片和压敏电阻的设计。根据实际工艺条件，完成了芯片的版图与工艺设计，并实现了流片。

关键词： 3c-sic薄膜压阻式压力传感器纳米压痕技术残余应力

利用侧向生长机制在偏向4H-sic衬底上生长3c-sic

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电子工艺技术 2017年第1期38卷 41-44页

作者：李斌魏汝省田牧中国电子科技集团公司第二研究所山西太原030024

引入了一种采用升华外延法在偏向4H-sic衬底上生长3c-sic的方法,提出了3c-sic薄膜的生长模型,通过控制实现原位立方相3c成核,再沿台阶流方向侧向扩展3c-sic单晶区域。连续多批次生长1 mm厚高质量3c-sic样品,证明了该生长工艺的稳定性及... 详细信息

引入了一种采用升华外延法在偏向4H-sic衬底上生长3c-sic的方法,提出了3c-sic薄膜的生长模型,通过控制实现原位立方相3c成核,再沿台阶流方向侧向扩展3c-sic单晶区域。连续多批次生长1 mm厚高质量3c-sic样品,证明了该生长工艺的稳定性及重复性,XRD摇摆曲线半高宽(FWHM)34″~48″,表明结晶质量非常好。低温光致发光谱同样显示高结晶质量,残余N浓度(1~2)×1016 cm-3。这种3c-sic材料的生长理念可以用于均匀3c-sic薄膜材料制备或者为3c-sic体块单晶生长提供籽晶。

关键词： 3c-sic薄膜侧向生长偏向4H-sic衬底