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【IFWS 2016】山东大学教授徐现刚: 横向生长的碳化硅晶体位错减少

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-11-25 来源:中国半导体照明网浏览次数:715
   氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等为代表的第三代半导体材料,具有高击穿场强、高热导率、高电子饱和速率、高抗辐射能力等优越性能,是固态光源和电力电子、微波射频器件的“核芯”,在半导体照明、新一代移动通信、智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域有广阔的应用前景,可望成为支撑信息、能源、交通、国防等发展的重点新材料,正在成为全球半导体产业新的战略高地。
 
  11月15日-17日,2016中国(北京)跨国技术转移大会暨第三代半导体国际论坛(以下简称“跨国技术转移大会”)在北京国际会议中心举行,第十三届中国国际半导体照明论坛并与之同期同地举行。其中,在11月17日召开的“碳化硅电力电子器件技术分会”现场,聚集了来自全球各地顶尖专家,高质量报告密集发布,亮点十足。
  会上,来自山东大学徐现刚教授分享了“横向生长的碳化硅晶体位错减少”研究报告。
 
  徐现刚是山东泰安人,教授,博士生导师。1992年获得山东大学凝聚态物理博士学位,师从于蒋民华院士。2000年留美回国-至今,获教育部第一批长江计划的特聘教授,2000年度国家杰出青年科学基金获得者,973首席科学家,主要从事半导体材料制备及其应用研究的工作。
 
  自1989年至今一直从事MOCVD化合物半导体薄膜材料(包括As,P,Sb和氮化物)的生长及器件应用工作,制备出多种量子异质结构材料如量子阱、超晶格、2DEG,多种薄膜材料如AlGaAs、AlGaInP、InGaAsP、AlInGaN、GaAsSb、InGaSb等,应用到多种半导体器件如:半导体激光器、发光二极管、HBT、HEMT等。积极响应国家号召,践行产学研结合,服务地方服务山东,把科技创新的成果产业化;自2000年开始SiC单晶生长和加工工作,先后突破了2英寸6H-SiC、3英寸以上的4H-SiC等的单晶生长技术,解决了超硬SiC单晶衬底的加工难题,制备出基于SiC衬底的GaN超高亮度发光二极管。先后承担了多项863、973、国家重大专项等课题。
 
  获得多项表彰和奖励,如1995年洪堡学者,1998年获得由IEE颁发的Electronics Letters Premium,1999年在美国获得由IEEE颁发的Best Paper Award,2000年获得“国家杰出青年基金”,2003年“山东省科技进步一等奖”、“山东省留学回国创业奖”,2005年获“山东省十大杰出青年”,2007年获“政府特殊津贴奖”,2013年获得“山东省技术发明一等奖”等。任国务院学位委员会委员、国家863计划半导体照明工程总体专家组专家等等。至今已经发表超过150篇相关论文及会议报告。
 
  他表示,作为第三代宽禁带半导体材料的重要代表,碳化硅(SiC)具有禁带宽度大、临界击穿电场强度高、热导率高、载流子饱和迁移速度高、化学稳定性好等特性,其制成的SiC器件更适用于高温、高频、高电压、大功率、强辐射等苛刻条件下。
 
  得益于生长技术的进步和生长工艺的成熟,碳化硅单晶研制取得了飞速发展,单晶直径已经达到6英寸,晶体中典型的微管缺陷密度已经控制在1cm-2以下,甚至达到零微管水平。
 
  然而,考虑到SiC材料本身仍旧存在位错密度相对较高的问题,典型值为103-104cm-2量级,影响器件的性能和长期工作可靠性,制约了SiC材料在电子器件特别是SiC高功率器件中更广泛的应用。
  目前提高SiC单晶材料质量的研究焦点及重点已经转移到如何减少衬底材料中的位错密度。本工作研究了侧向外延生长和籽晶表面预处理对降低SiC衬底中位错密度的作用。采用激光共聚焦显微镜测试了侧向生长速率。
 
  原子力显微镜和电子背散射衍射分别用于观察不同处理过程下籽晶表面形貌和评估籽晶表面损伤情况。采用熔融KOH腐蚀SiC生长层,以观察腐蚀坑分布情况。
 
  结果表明:在侧向生长区域相比沿c轴生长区域位错密度降低一到两个数量级,1400℃下H2刻蚀籽晶表面相比只进行MP处理籽晶表面生长层中位错密度降低几乎一个数量级。
 
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