α-al2o3衬底上6h-sic薄膜的ssmbe外延生长

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1、第39卷第2期人工晶体学报Vo1．39No．22010年4月JOURNALOFSYNTHEⅡCCRYSTALSAofil．2O1O一AI2O3衬底上6H-SiC薄膜的SSMBE外延生长康朝阳，刘忠良，唐军，陈香存，徐彭寿，潘国强(1．中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥230029；2．淮北师范大学物理与电子信息学院，淮北235000)摘要：采用固源分子束外延(SSMBE)技术，在凸!一A1O，(0001)衬底上直接制备出了SiC薄膜。利用反射式高能电子衍射(RHEED)、Raman光谱、x射线咖扫

2、描、傅里叶变换红外光谱(订一IR)、X射线衍射(XRD)等实验技术，对生长的样品的结构和结晶质量进行了表征。结果表明：在蓝宝石衬底上生长出了结晶性能良好的6H．SiC薄膜，且薄膜中存在较小的压应力，这种压应力是由薄膜与衬底之间热膨胀系数的差异所致。关键词：SiC薄膜；蓝宝石衬底；固源分子束外延中图分类号：0484文献标识码：A文章编号：1000-985X(2010)02-0308-05EpitaxialGrowthof6H—SiCThinFilmson-AI203SubstratesbySSMBEKAN

3、GChao—yang，LIUZhong—liang‘，TANGJun，CHENXiang—CUrt，XUPe凡g．shou，PANGuo—qiang(1．NationalSynchrotronRadiationLaboratory，UniversityScienceandTechnologyofChina，Hefei230029，China2．InstituteofPhysicsandElectronicInformation，HualbeiNormalUniversity，Huaibei235000，

4、China)(Received10July2009，accord4November2009)Abstract：SiCthinfilmshavebeenepitaxiallygrownOil一A12O3(0001)substratesbysolid—sourcemolecularbeamepitaxy(SSMBE)．Thestructureandcrystallinequalityofthefilmswerecharacterizedwithreflectionhighenergyelectrondiff

5、raction(RHEED)，Ramanspectrum，X-ray西scan，Fouriertransforminfraredspectroscope(一IR)andX—raydifraction(XRD)．Theseresultsdemonstratethatthe6H-SiCfilmswithgoodcrystallinequalityareepitaxiallygrownonthesapphiresubstrates，andthesmallercompressivestressexistsint

6、hefilmsbecauseofthedifferenceofthethermalexpansioncoeficientbetweenthefilmsandtheSUbstrates．Keywords：SiCthinfilms；-A12O3substrate；SSMBE引言SiC是一种宽带隙化合物半导体材料，优良的物理化学性质使其在高频、高温、大功率半导体器件领域有广泛的用途。在制备大功率器件中往往要求衬底为绝缘材料，以此来提高功率的容量，降低结电容的寄生干扰，且由于衬底的绝缘，不需要额外的隔离工艺，从

7、而实现了高度集成。蓝宝石是一种性能优良的绝收稿日期：2009-07—10；修订日期：2009一l1基金项目：国家自然科学基金(No．50572100，No．50872128)；安徽省高等学校省级自然科学研究项目(KJ2010B189)作者简介：康朝阳(1984一)，男，河南省人，博士研究生。E-mail：mrkangok@mail．ustc．edu．an通讯作者：徐彭寿，研究员。E—mail：psxu@ustc．edu．cn31O人工晶体学报第39卷图2是样品的Raman光谱。图2中除了420cm处的蓝

8、宝石衬底的散射峰，在765cm和965cm处分别出现了SiC的rr0(FoldedTO)和LO声子峰m。LO声子峰是SiC各晶型都有的，FTO散射峰是6H．SiC特有的，说明外延的薄膜为6H—SiC薄膜。蓝宝石的特征散射峰的存在，是因为波长为514．5nm的激光在SiC中的穿透深度(达400m)远远超过SiC薄膜的厚度(约120nm)，从而导致拉曼散射谱中存在蓝宝石衬底的信号。图3固定掠入射角，旋转角0。一360。图2SiC／A12O3样品