碳化温度对异质外延3C-SiC薄膜结晶质量及表面形貌的影响-论文.pdf

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1、第42卷第5期人工晶体学报Vo1．42No．52013年5月JOURNALOFSYNTHETICCRYST．gLSMay，2013碳化温度对异质外延3C．SiC薄膜结晶质量及表面形貌的影响石彪，刘学超，周仁伟r，杨建华，郑燕青，施尔畏(1．中国科学院上海硅酸盐研究所，上海201899；2．中国科学院大学，北京100049)摘要：本文以si(1oo)为衬底，利用水平式常压冷壁化学气相沉积(APCVD)系统在不同温度(1100—1250℃)下制备的“缓冲层”上生长了3C．SiC薄膜。结果表明，薄膜为外延生长的单一3C—Si

2、C多型，薄膜表面呈现“镶嵌”结构特征，Si／3C—SiC界面平整无孔洞。碳化温度对薄膜的结晶质量和表面粗糙度有显著的影响，当碳化温度低于或高于1200℃时，薄膜的结晶质量有所降低，且随着碳化温度的升高，薄膜表面粗糙度呈现增大的趋势。当在1200℃下制备的“缓冲层”上生长薄膜时，可以获得最优质量的3C—SiC外延膜，其(200)晶面摇摆曲线半峰宽约为0．34。，表面粗糙度约为5．2nln。关键词：3C-SiC；碳化；结晶质量；缓冲层中图分类号：077文献标识码：A文章编号：1000-985X(2013)05-0856-0

3、5EfectsofCarbonizationTemperatureontheCrystalQualityandSurfaceMorphologyofHeteroepitaxial3C-SiCFilmsSH／Biao，ⅡUXue—chao，ZHOURen．wei，YANGJian．hua，ZHENGYan—qing，SHIEr。wei(1．ShanghaiInstituteofCeramics，ChineseAcademyofSciences，Shanghai201899，China；2．UniverstiyofChin

4、eseAcademyofSciences，Beijing100049，China)(Received20December2012)Abstract：3C-SiCthinfilmswereheteroepitaxiallygrownondiferentbuferlayerscarbonizedattemperaturesrangingfrom1100clcto1250℃usingahorizontalcold—wallatmosphericpressurechemicalvapordepositionsystem．The

5、highresolutionX-raydifraction(HRXRD)andRamanspectroscopycharacterizationsindicatethattheas-·grownfilmswere3C·-SiCpolytypewiththesameorientationtoSi(aoo)substrates．Theatomicforcemicroscopy(AFM)，scanningelectronmicroscopy(SEM)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM)

6、characterizationsshowthatthesurfaceof3C-SiCfilmspresentstypicalmosaic--likemorphologyandtheSi／3C·-SiCinterfaceisverysmoothandnovoidshavebeendetected．ThecrystalqualityiSdeterioratedwhenthecarbonizationtemperatureiSlowerorhigherthan1200cc．whilethesurfaceroughnessi

7、sincreasedwithimprovingthecarbonizationtemperature．The3C—SiCfilmgrownonthebuferlayercarbonizedat1200℃showsthebestqualitywithfull—width-at—half-maximumof0．34。andsurfaceroughheSSof5．2nm．Keywords：3C—SiC；carbonization；crystalquality；buferlayer收稿日期：2012-12-20基金项目：国家自

8、然科学基金青年基金项目(51002176)；中国科学院重要方向项目(KJCX2·EW·WIO)作者简介：石彪(1985一)，男，重庆市人，博士研究生。E-mail：sbcqu@163．com通讯作者：刘学超，副研究员。E·mail：xcliu@mail．sic．ac．cn第5期石彪等：碳化温度对异质外延3C-SiC薄膜结晶质量及表