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随着SiC器件广泛而深入的研究,光控碳化硅器件也渐渐地引起人们的研究兴趣。由于禁带宽,SiC光开关只能受控于紫外光源而非常用的可见和红外光源。从实际应用出发,利用SiCGe能隙可在窄于碳化硅能隙的范围内适当剪裁的特点,根据在SiC达林顿晶体管中采用SiCGe/SiC异质结实现单片集成光控达林顿功率开关的设计构想,围绕该新型光控器件的开发,本论文主要从器件结构的设计、SiCGe/SiC异质结的实现及其特性等方面进行了初步的研究。主要结果如下: 1.利用二维数值模拟器MEDICI,在首先完成了对新型器件设计构想的可行性验证之后,从器件制造的可行性出发,提出了几种改进的器件结构,改SiCGe/SiC异质结达林顿晶体管设计为SiCGe/SiC异质结光电二极管与SiC达林顿晶体管单片集成,大大简化了器件制造工艺。 2.完成了对改进型SiC光控器件结构参数的优化设计和器件特性的模拟仿真,证明了这种SiC光控器件具有明显的光控开关特性,并可通过合金组分的调控实现常用近红外光源的有效控制。 3.成功地研制出分别用于在SiC衬底上生长SiCGe和p-SiCGe薄膜的两套水平式热壁CVD生长系统。为了提高外延薄膜的均匀性,设计过程中,采用有限元分析法,通过对电磁感应、热传导和质量输运等多种场的计算,确定了反应室中复杂的温度分布和气流分布,创新地完成了对系统加热组件的优化设计。 4.进行了在SiC衬底上异质外延SiCGe和p-SiCGe薄膜的工艺探索。采用硅烷(SiH4)、丙烷(C3H8)、锗烷(GeH4)、乙硼烷(B2H6)以及载气H2为源气,生长了SiCGe多晶薄膜并实现了p型掺杂。SiCGe薄膜不是SiC和SiGe的简单混合,而是一种具有多相结构特征的三元合金。实验中发现了一种与SiCGe新材料有关的合金相,其2θ=29.6±0.2°的衍射峰在标准ASTM卡片中尚未收录。其生长模式属于两相共存的2D层状+3D岛状混合的S-K生长模式。SiCGe薄膜对可见和近红外光具有较强的吸收,吸收边随组分调整而变化。