显微激光拉曼光谱法鉴别SiC晶体的多型体结构.doc

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1、显微激光拉曼光谱法鉴别SiC晶体的多型体结构韩荣江1,2*收稿日期:2004-05-17基金项目:国家863计划(No.2001AA311080)和国家自然科学基金(No.60025409)资助项目作者简介:韩荣江(1971-),男,山东省人,博士。E-mail:hanrj@icm.sdu.edu.cn通讯作者:王继扬,jywang@icm.sdu.edu.cn;徐现刚,xxu@sdu.edu.cn,王继扬1,徐现刚1,胡小波1,董捷1,李现祥1,李娟1,姜守振1,王丽1,蒋民华1(1.山东大学晶体材料国家重点实验室,济南250100;2.青岛科技大学材料与环境工程学院,青岛266042)摘

2、要:利用显微激光拉曼光谱法对掺氮6H-SiC单晶中的寄生多型体进行了鉴别,结果表明其中有4H-SiC和15R-SiC两种寄生多型体。不同SiC多型体的纵光学声子与等离子体激元的耦合模(LOPC模)表明:在掺氮6H-SiC单晶的生长条件下,6H-SiC的掺氮效应与4H-SiC存在明显差别,而与15R-SiC的掺氮效应相似。关键词:显微激光拉曼光谱法;碳化硅单晶;多型体鉴别;掺氮效应中图分类号:O657.37文献标识码:A文章编号:1000-985X(2004)PolytypeIdentificationofSiCCrystalsbyMicro-RamanSpectroscopyHANRong-

3、jiang1,2,WANGJi-yang1,XUXian-gang1,HUXiao-bo1,DONGJie1,LIXian-xiang1,LIJuan1,JIANGShou-zhen1,WANGLi1,JIANGMin-hua1(1.StateKeyLaboratoryofCrystalMaterials,ShandongUniversity,Jinan250100,China;2.CollegeofMaterialsandEnvironmentEngineering,QingdaoUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266042,China)(R

4、eceived17May2004)Abstract:Theparasiticpolytypesinnitrogen-doped6H-SiCsinglecrystalwereidentifiedbyMicro-Ramanspectroscopy.Theresultsshowthattherearetwoparasiticpolytypessuchas4H-SiCand15R-SiCin6H-SiCcrystal.Thelongitudinalopticalphonon-plasmoncoupledmodes(LOPCmodes)ofdifferentSiCpolytypesshowthatth

5、enitrogen-dopedeffectof6H-SiCismarkedlydifferentfromthatof4H-SiC,andissimilartothatof15R-SiCunderthegrowthconditionofnitrogen-doped6H-SiCsinglecrystal.Keywords:Micro-Ramanspectroscopy;siliconcarbidesinglecrystals;polytypeidentification;nitrogen-dopedeffect1引言碳化硅(SiC)是宽带隙半导体材料中的重要一员,其禁带宽度大、临界击穿电场强度高

6、、载流子饱和迁移速度高、热导率高,并具有极好的化学稳定性[1],以其制造的SiC基微电子器件在高温、高频率、大功率、高电压和强辐射等条件下应用潜力巨大。SiC材料有多种同质多型体[2],可分为立方结构(C)、六方结构(H)和菱面体结构(R)。其中3C-SiC(点群`43m,空间群F`43m)、6H-SiC(点群6mm,空间群P63mc)、4H-SiC(点群6mm,空间群P63mc)、15R-SiC(点群3m,空间群R3m)最为常见。不同的SiC6多型体具有不同的结构对称性,这取决于硅碳双原子层在一维方向上堆垛次序的不同,图1给出了5种SiC多型体在一维方向上(图1中的箭头方向对3C-SiC来

7、说指[111]方向;对2H-SiC、6H-SiC、4H-SiC和15R-SiC来说指[0001]方向)的硅碳双原子层的排列示意图。除3C-SiC或2H-SiC外,其它任何一种SiC多型体中,并非所有的硅碳双原子层都处于等价的位置上,这种不等价性源于该多型体中硅碳双原子层之间相对位置的差异。以6H-SiC为例说明(见图1),在A位置上的硅碳双原子层与其最近邻的上、下层之间呈六方堆垛关系,而在B或C位置上与其各自

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