碳化硅是一种具有宽禁带、高电子饱和漂移速度、高的热导率以及高的临界击穿电场等优异特性的新型半导体材料。但是SiC禁带太宽,对可见光和红外光都不敏感,从而限制了SiC在光电子领域的应用。因此采用CVD方法在SiC衬底上外延生长SiCGe三元合金,希望通过调节SiCGe中Ge的含量来裁减SiCGe的能带,使其对红外和可见光有较强的吸收,进而开发碳化硅在光电子技术领域的新应用。所在课题组首先利用热壁CVD系统在6H-SiC衬底上生长SiCGe三元合金。经过大量的实验发现两种材料的晶格失配应力严重影响了生长薄膜的品质。3C-SiC与具有确定组分比的SiCGe晶格失配较小。为此,考虑在SiCGe三元合金薄膜与衬底之间加入3C-SiC缓冲层。主要工作包括:1.缓冲层生长。首先分析了衬底温度、气体流量、生长室压力和降温过程等因素对3C-SiC在6H-SiC衬底上生长品质的影响。借助小角X射线衍射(SAXRD)对其结构进行分析,对工艺条件进行了优化,确定了缓冲层的生长条件。2.缓冲层厚度对SiCGe三元合金薄膜品质的影响。首先分析了不同生长时间缓冲层的表面形貌,当时间的延长一定程度,也就是随着缓冲层厚度的增加,其表面粗糙度增大。然后分析缓冲层厚度对SiCGe三元合金薄膜品质的影响,结果表明缓冲层厚度对改善SiCGe薄膜的品质有一定影响。缓冲层过薄,不能很好吸收晶格失配应力,改善较小;缓冲层过厚,其表面粗糙度加大,不利于后来的SiCGe三元合金薄膜的生长。
