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第 14 卷 　第 4 期 无 机 材 料 学 报 Vol . 14 , No . 4 1999 年 8 月 Journal of Inorganic Materials Aug. , 1999 SiC 单晶的性质 、生长及应用 王世忠 　　徐良瑛 　　束碧云 　　肖　兵 　　庄击勇 　　施尔畏 ( 中国科学院上海硅酸盐研究所 　上海 　200050) 摘 　　　要 本文综述了SiC 单晶的物理性质、晶体结构、制备过程以及应用等 详细地介绍了大尺寸 SiC 单 晶的 PVT 法制备和该过程中的关键要素 , 分析了PVT 法制备的 SiC 单晶中所存在的缺陷及其成因 关 键 词 　碳化硅 , 单晶 , 生长 , 物理性质 , 半导体器件 分 类 号 　TQ 163 , O 78 1 　 引言 SiC 单晶具有许多优良的性质 : 如带隙宽、抗电压击穿能力强 、热导率高 、饱和电子迁 移率高等[ 1] , 适合制备高功率 、高频率 、耐高温以及耐辐照的电子器件 以 SiC 为基的电子 器件可应用于雷达 、战斗机 、卫星等的通信系统上 , 石油钻井技术的敏感元件 , 汽车制造业 使用的传感器控制等 在这些环境下 , 常用的 Si 和 GaAs 难以满足需要 1891 年 , Acheson 用细棒插入熔化的 C 和硅铝矿中 , 在细棒中间通入高流量的气体 , 发 [2 ] 现细棒的周围有鲜艳的蓝色晶体 该晶体 1893 年被确认是 SiC 晶体 100 多年来 , SiC 单晶 的发展经历了一个漫长而曲折的过程 近几年来 , SiC 单晶生长取得了很大成功[3 ] , 因此在 SiC 器件应用以及基础研究方面都引起了人们极大的兴趣 作为第三代电子材料的SiC 单晶的 研究 , 正在不断深入和发展 2 　SiC 单晶的结构和性质 21 　SiC 单晶的结构 [4 ] SiC 的奇特性质之一就是其结构的多型性 如果将平面 A 内的 SiC 原子对的密堆积表 示为 Aa , B 平面内的表示为 Bb , C 平面内的表示为 Cc , 这些平面沿晶轴方向的不同堆积 , 可以获得一系列不同的结构 , 例如 : AaBbCcAaBbCc …堆积 , 就会形成立方 ZnS 型的 3CSiC 结 构 ; AaBbAaBb …堆积 , 形成 2HSiC 结构 ; 其他堆积 , 如 AaBbAaCcAaBbAaCc …堆积 , 形成 4HSiC 结构 ; …… 目前已发现并已确定其晶格结构的 SiC 晶体多达 200 余种[5 ] , 其中较为 常见的有 3C 、15R 、6H 、4H 和 2H 共 5 种 不同类型的 SiC 单胞中 , 原子的数 目不同 同种 类型的 SiC 单胞中 , C (或 Si) 原子周围的环境也不一定相同 把具有不同周围环境的 C 位 ( ) ( ) 中 两 或 Si 位 称为不等价位 , C 或 Si 可以分别处于立方环境和六方环境两种不等价位 收到初稿 , 收到修改稿 中国博士后科学基金和 “863 ”高技术计划 (编号 86371