碳化硅单晶生长方法及掺杂原料组合物
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碳化硅单晶生长方法及掺杂原料组合物
来源:安晟光电(江苏)有限公司, 安晟光电(湖州)有限公司
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简介: 本发明属于碳化硅晶体生长技术领域,具体涉及一种碳化硅单晶生长方法及掺杂原料组合物。该方法包括:提供基础碳化硅粉体及核壳结构铝掺杂碳化硅粉体,铝富集于外壳层,壳层厚度10~1000nm,整体铝含量0.1~5wt%;将二者混合后非均匀装填于石墨坩埚中,使坩埚下部及近内壁环状区域的铝掺杂粉体局部浓度高于上部及中心区域;经预烧结后,置于物理气相传输生长炉中,于2100~2300℃、1~50mbar条件下生长50~200小时。
权利要求

1.一种碳化硅单晶生长方法,包括以下步骤:

(1)提供基础碳化硅粉体以及核壳结构掺杂碳化硅粉体,所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体由碳化硅内核和铝掺杂碳化硅外壳组成,铝元素富集于外壳层;

(2)将所述基础碳化硅粉体与所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体按质量比100:0.1~100:20混合,得到混合原料;

(3)将所述混合原料非均匀装填于石墨坩埚中,使得所述混合原料在石墨坩埚下部区域的局部铝掺杂粉体浓度高于上部区域,且在靠近石墨坩埚内壁的环状区域的局部铝掺杂粉体浓度高于中心区域;

(4)将装填后的石墨坩埚置于物理气相传输生长炉中,放置碳化硅籽晶,抽真空后通入惰性气氛,升温至生长温度,控制压力1mbar~50mbar,使原料升华并在籽晶上再结晶,得到碳化硅单晶。

2.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长方法,其特征在于,所述基础碳化硅粉体的纯度≥99.999%,氮含量≤5ppm。

3.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长方法,其特征在于,所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体的整体铝含量为0.1wt%~5wt%;所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体采用流化床化学气相沉积法制备,外壳层中铝的浓度呈由内向外逐渐增加或均匀分布,壳层厚度为10nm~1000nm。

4.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长方法,其特征在于,步骤(3)中所述非均匀装填通过以下方式中的至少一种实现:

(a)分层铺料:在石墨坩埚底部铺放富铝混合料,中部铺放中等铝含量混合料,上部铺放无铝或贫铝混合料;

(b)环形布粉:在靠近石墨坩埚内壁的环状区域增加核壳结构铝掺杂碳化硅粉体的比例,中心区域减少核壳结构铝掺杂碳化硅粉体的比例;

(c)预制含铝块体:将部分核壳结构铝掺杂碳化硅粉体与基础碳化硅粉体混合后压制成多孔块体,放置于石墨坩埚底部或侧部。

5.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长方法,其特征在于,在步骤(3)之后、步骤(4)之前,还包括预烧结处理:在氩气气氛下,将装填后的混合原料加热至1500℃~1800℃并保温2小时~10小时。

6.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长方法,其特征在于,所述生长温度为2100℃~2300℃。

7.根据权利要求1所述的碳化硅单晶生长方法,其特征在于,步骤(4)中使原料升华并在籽晶上再结晶的时间为50小时~200小时。

8.一种用于碳化硅单晶生长的掺杂原料组合物,其特征在于,包含:

基础碳化硅粉体,以及核壳结构铝掺杂碳化硅粉体;

所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体由碳化硅内核和铝掺杂碳化硅外壳组成,铝元素富集于外壳层,整体铝含量为0.1wt%~5wt%;

所述基础碳化硅粉体与所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体的质量比为100:0.1~100:20。

9.根据权利要求8所述的掺杂原料组合物,其特征在于,所述基础碳化硅粉体的纯度≥99.999%,氮含量≤5ppm。

10.根据权利要求8所述的掺杂原料组合物,其特征在于,所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体采用流化床化学气相沉积法制备,外壳层中铝的浓度呈由内向外逐渐增加或均匀分布,壳层厚度为10nm~1000nm;并且,所述掺杂原料组合物在石墨坩埚中装填时,所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体在坩埚下部及靠近内壁的环状区域的局部浓度高于上部及中心区域。

说明书

技术领域

[0001]本发明属于碳化硅晶体生长技术领域,具体涉及一种碳化硅单晶生长方法及掺杂原料组合物。

背景技术

[0002]物理气相传输法(PVT)是目前生长大直径碳化硅单晶的主流方法。为获得具有特定导电特性的碳化硅单晶,常在生长过程中进行掺杂。其中,为补偿原料、热场及气氛中不可避免的微量氮(N)杂质,以降低晶体有效载流子浓度和光学吸收率,通常引入铝(Al)作为受主杂质。

[0003]专利文献CN116497438A公开了一种碳化硅单晶生长装置及生长方法,其在原料腔内设置硅源补充容器,内部填充含硅粉料(碳化硅与单质硅的混合料),并沿高度方向设置多个填料层,单质硅的占比由下至上呈梯度增加,以补充晶体生长中后期的硅组分,抑制粉料碳化。该方案虽涉及原料的分层装填和梯度分布,但其分布对象为硅浓度,梯度方向为下部低、上部高,目的在于补充硅组分而非实现掺杂剂与杂质的释放匹配。

[0004]现有技术中直接向碳化硅原料中混合铝金属或铝化合物(如Al4C3、Al2O3)时,铝在PVT生长温度(>2000℃)下具有高蒸气压,在原料预烧结或生长初期快速挥发,导致铝利用率不足30%。同时,氮杂质在生长初期释放浓度较高,随着生长进行逐渐减少,而铝的释放曲线较为平缓或与氮不同步,导致生长初期铝补偿不足(晶体仍呈n型,光学吸收高)、生长后期铝过补偿(晶体转为p型,电阻率过低),晶体轴向光学均匀性差。

发明内容

[0005]本发明目的是:提供一种碳化硅单晶生长方法及掺杂原料组合物,以解决现有技术中铝掺杂效率低、铝与氮释放不匹配的问题,进一步解决由此导致的碳化硅晶体光学吸收率高且轴向均匀性差的问题。

[0006]本发明的技术方案是:一方面,提供一种碳化硅单晶生长方法,包括以下步骤:

(1)提供基础碳化硅粉体以及核壳结构铝掺杂碳化硅粉体,所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体由碳化硅内核和铝掺杂碳化硅外壳组成,铝元素富集于外壳层;

(2)将所述基础碳化硅粉体与所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体按质量比100:0.1~100:20混合,得到混合原料;

(3)将所述混合原料非均匀装填于石墨坩埚中,使得所述混合原料在石墨坩埚下部区域的局部铝掺杂粉体浓度高于上部区域,且在靠近石墨坩埚内壁的环状区域的局部铝掺杂粉体浓度高于中心区域;

(4)将装填后的石墨坩埚置于物理气相传输生长炉中,放置碳化硅籽晶,抽真空后通入惰性气氛,升温至生长温度,控制压力1mbar~50mbar,使原料升华并在籽晶上再结晶,得到碳化硅单晶。

[0007]优选的,所述基础碳化硅粉体的纯度≥99.999%,氮含量≤5ppm。

[0008]优选的,所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体的整体铝含量为0.1wt%~5wt%;所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体采用流化床化学气相沉积法制备,外壳层中铝的浓度呈由内向外逐渐增加或均匀分布,壳层厚度为10nm~1000nm。

[0009]优选的,步骤(3)中所述非均匀装填通过以下方式中的至少一种实现:

(a)分层铺料:在石墨坩埚底部铺放富铝混合料,中部铺放中等铝含量混合料,上部铺放无铝或贫铝混合料;

(b)环形布粉:在靠近石墨坩埚内壁的环状区域增加核壳结构铝掺杂碳化硅粉体的比例,中心区域减少核壳结构铝掺杂碳化硅粉体的比例;

(c)预制含铝块体:将部分核壳结构铝掺杂碳化硅粉体与基础碳化硅粉体混合后压制成多孔块体,放置于石墨坩埚底部或侧部。

[0010]优选的,在步骤(3)之后、步骤(4)之前,还包括预烧结处理:在氩气气氛下,将装填后的混合原料加热至1500℃~1800℃并保温2小时~10小时。

[0011]优选的,所述生长温度为2100℃~2300℃。

[0012]优选的,步骤(4)中使原料升华并在籽晶上再结晶的时间为50小时~200小时。

[0013]另一方面,提供一种用于碳化硅单晶生长的掺杂原料组合物,包含:

基础碳化硅粉体,以及核壳结构铝掺杂碳化硅粉体;

所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体由碳化硅内核和铝掺杂碳化硅外壳组成,铝元素富集于外壳层,整体铝含量为0.1wt%~5wt%;

所述基础碳化硅粉体与所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体的质量比为100:0.1~100:20。

[0014]优选的,所述基础碳化硅粉体的纯度≥99.999%,氮含量≤5ppm。

[0015]优选的,所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体采用流化床化学气相沉积法制备,外壳层中铝的浓度呈由内向外逐渐增加或均匀分布,壳层厚度为10nm~1000nm;并且,所述掺杂原料组合物在石墨坩埚中装填时,所述核壳结构铝掺杂碳化硅粉体在坩埚下部及靠近内壁的环状区域的局部浓度高于上部及中心区域。

[0016]与现有技术相比,本发明的优点是:

(1)通过采用核壳结构铝掺杂碳化硅粉体,其中铝元素富集于外壳层,在升温及生长初期铝仅从外壳层缓慢释放,使铝在预烧结和生长初期的挥发量降低,铝利用效率由基础碳化硅粉体与碳化铝粉末直接混合时的不足30%提高至60%以上。

[0017](2)通过将混合原料非均匀装填,使铝掺杂粉体在坩埚下部及靠近内壁的环状区域的局部浓度高于上部及中心区域,利用下部及外部区域优先受热升华的特点,铝在生长初期的释放浓度高于生长中后期,与氮杂质在生长初期浓度高、生长中后期浓度低的释放曲线相匹配,使晶体轴向净载流子浓度波动控制在±2×1016cm-3以内。

[0018](3)通过上述铝与氮释放曲线的匹配,晶体中自由载流子对近红外至中红外波段光子的吸收被抑制,在波长800nm~2000nm范围内的光学吸收系数≤0.1cm-1,在2000nm~5000nm范围内的光学吸收系数≤0.5cm-1。

[0019](4)核壳结构铝掺杂碳化硅粉体的碳化硅基质与外壳中的铝构成复合颗粒,混合及装填过程中不额外引入氧、氯元素,晶体中的有害杂质浓度不因掺杂过程而升高。

附图说明

[0020]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:

图1为本发明所述碳化硅单晶生长方法的工艺流程图;

图2为本发明所述实施例1中原料非均匀装填的纵向剖面示意图。

[0021]其中:1、上部无铝层;2、中部中等铝含量层;3、下部富铝层;4、籽晶;5、环状富铝区。

具体实施方式

[0022]如图1所示,本发明的碳化硅单晶生长方法包括原料准备、混合、非均匀装填、预烧结、晶体生长、降温等步骤。

[0023]下面结合具体实施例,对本发明的内容做进一步的详细说明。

[0024]实施例1

[0025]1.原料准备

基础碳化硅粉体:纯度99.999%,平均粒径200μm,氮含量3ppm(原子比)。

[0026]核壳结构铝掺杂碳化硅粉体的制备:采用流化床化学气相沉积法。以平均粒径50μm的β-SiC粉体为内核,置于流化床反应器中。以氩气为载气,三甲基铝(TMA)为铝源,硅烷(SiH4)和乙炔(C2H2)为碳化硅前驱体。反应条件:温度1100℃,压力100Pa,沉积时间30分钟。沉积完成后,在氩气保护下冷却至室温。

[0027]产物表征:采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定整体铝含量为1.2wt%。采用透射电子显微镜(TEM)观察,壳层厚度约200nm,内核与外壳之间界面清晰。采用能谱分析(EDS)进行线扫描,结果显示铝在外壳层中均匀分布,内核中未检测到铝信号。X射线衍射(XRD)图谱显示产物为6H-SiC和4H-SiC的混合相,无单质铝或碳化铝的衍射峰。

[0028]2.混合原料配制

将上述基础碳化硅粉体与核壳结构铝掺杂碳化硅粉体按质量比100:6混合,总混合原料500g。该比例下整体铝原子浓度约为0.07at%。

[0029]3.非均匀装填

如图2所示,石墨坩埚内自下而上依次为:下部富铝层3、中部中等铝含量层2、上部无铝层1;靠近坩埚两侧内壁还设有环状富铝区5,籽晶4位于坩埚顶部。采用分层铺料与环形布粉相结合的方式,装填于内径100mm、高度80mm的石墨坩埚中。

[0030]下部富铝层3(高度0~20mm):取核壳结构铝掺杂碳化硅粉体15g与基础碳化硅粉体85g混合均匀(局部质量比15:85≈17.6:100,属于富铝混合料),铺于坩埚底部。

[0031]中部中等铝含量层2(高度20~60mm):取核壳结构铝掺杂碳化硅粉体10g与基础碳化硅粉体240g混合均匀(局部质量比10:240≈4.2:100,属于中等铝含量混合料),铺于下部富铝层3之上。

[0032]上部无铝层1(高度60~80mm):仅使用基础碳化硅粉体150g(不含铝,属于无铝混合料),铺于最上层,该层靠近籽晶4。

[0033]环状富铝区5:在靠近坩埚内壁的环状区域(宽度约10mm,约为坩埚半径的20%)额外撒布核壳结构铝掺杂碳化硅粉体5g与基础碳化硅粉体10g的混合料(局部质量比5:10≈33.3:100),形成环状富铝区5。

[0034]装填完成后,料面距坩埚顶部约10mm,预留生长空间。

[0035]装填原理说明:在PVT生长过程中,感应加热或电阻加热导致坩埚底部及侧壁区域温度高于上部及中心区域。核壳结构铝掺杂碳化硅粉体集中分布于温度较高的下部及外部环状区域,这些区域的原料优先达到升华温度。因此,在生长初期(氮杂质释放浓度最高时),铝的释放量最大;随着生长进行,下部及外部原料逐渐消耗,铝释放量自然减少,与氮浓度的下降趋势相匹配。同时,核壳结构本身提供了缓释机制,避免了铝在升温初期的快速挥发。

[0036]4.预烧结处理

将装填好的坩埚置于PVT生长炉中,关闭炉门。启动真空系统,抽真空至<1×10-5mbar,保持30分钟以去除炉内空气和吸附气体。随后反充高纯氩气(纯度99.999%)至常压,重复上述抽真空-反充操作三次,以确保炉内气氛纯净。

[0037]在氩气气氛(流量200sccm)下,以10℃/min的升温速率加热至1600℃,保温2小时进行预烧结。预烧结过程中,核壳结构铝掺杂碳化硅粉体的外壳部分因热应力破裂,铝元素在原料颗粒表面形成均匀的富铝层,为后续生长过程中铝的平稳释放提供条件。

[0038]预烧结结束后,保持氩气气氛,炉内自然降温至室温。

[0039]5.晶体生长

将预烧结后的坩埚再次置于PVT生长炉中(或在同一炉内直接进行)。放置碳化硅籽晶4:籽晶4为4H-SiC单晶,直径4英寸,晶面偏向<0001>方向4°,采用石墨胶粘接于坩埚顶盖内侧,生长面朝下。

[0040]启动真空系统,抽真空至<1×10-5mbar。以5℃/min的升温速率将生长炉加热至2200℃(生长温度)。当温度升至1600℃时,开始通入高纯氩气(纯度99.999%),流量200sccm。通过压力控制系统将炉内压力稳定在10mbar。

[0041]生长过程中,通过红外测温仪监测坩埚顶部和底部的温度,确保轴向温度梯度维持在5~15℃/cm(底部温度高于顶部),以提供气相组分向籽晶4传输的驱动力。

[0042]生长时间100小时。生长期间,每隔12小时记录一次温度和压力,确保工艺稳定。

[0043]6.降温

生长结束后,关闭加热电源。以2℃/min的速率降温至室温。降温过程中,保持氩气流量100sccm、压力10mbar,直至温度降至500℃以下,然后停止通气和压力控制,自然冷却至室温。

[0044]7.晶体后处理与性能测试

将生长得到的碳化硅晶锭从坩埚中取出,经切割、研磨、抛光后,制成标准衬底片,进行以下测试。

[0045](1)铝和氮浓度分布(SIMS):采用二次离子质谱仪测定晶体轴向(从籽晶界面开始,沿生长方向)的铝和氮浓度。测试条件:一次离子源Cs+,能量10keV,束流50nA,分析区域直径50μm。结果显示:铝浓度在生长初期(晶体前20mm)较高,约为1.5×1018cm-3;随后逐渐下降,至晶体末端(生长100mm处)约为5×1017cm-3。氮浓度同样由初期的约1×1018cm-3下降至后期的约3×1017cm-3。两者浓度曲线在生长轴向上基本平行,匹配良好。

[0046](2)净载流子浓度(Hg-CV):采用汞探针电容-电压测试仪测定晶体轴向净载流子浓度(|ND-NA|)。测试点沿晶体径向中心线,每隔10mm取一点。结果显示:净载流子浓度轴向波动为±1.8×1016cm-3,最大值与最小值之差为3.6×1016cm-3。

[0047](3)光学吸收系数(FTIR):采用傅里叶变换红外光谱仪测定晶体在波长800~5000nm范围内的透过率,并换算为吸收系数。测试条件:分辨率4cm-1,扫描次数32次,室温。结果显示:在800~2000nm范围内,吸收系数平均值为0.08cm-1,最大值为0.09cm-1;在2000~5000nm范围内,吸收系数平均值为0.4cm-1,最大值为0.45cm-1。

[0048](4)铝利用效率:以实际掺入晶体的铝总量(由SIMS积分得到)与混合原料中铝总量的比值计算。混合原料中铝总量=500g×0.07at%×(阿伏伽德罗常数/摩尔质量)计算得出;实际掺入晶体铝总量=SIMS浓度积分×晶体体积。计算得铝利用效率为67%。

[0049]实施例2

[0050]1.原料准备

基础碳化硅粉体:同实施例1,氮含量3ppm。

[0051]核壳结构铝掺杂碳化硅粉体:按实施例1方法制备,调整沉积时间为15分钟,得到壳层厚度约100nm,整体铝含量0.8wt%。TEM-EDS显示铝在外壳层中呈由内向外逐渐增加的梯度分布(内表面铝含量约0.5wt%,外表面约1.0wt%)。

[0052]2.混合原料配制

基础碳化硅粉体与核壳结构铝掺杂碳化硅粉体按质量比100:2混合,总混合原料500g。该比例下整体铝原子浓度约为0.024at%。

[0053]3.非均匀装填

采用分层铺料与预制含铝块体相结合的方式,装填于内径100mm、高度80mm的石墨坩埚中。

[0054]底部富铝层:取核壳结构铝掺杂碳化硅粉体与基础碳化硅粉体按1:5比例混合(局部铝含量约0.13wt%,属于富铝混合料),取50g该混合料均匀铺于坩埚底部(厚度约5mm)。

[0055]预制含铝块体:将核壳结构铝掺杂碳化硅粉体20g与基础碳化硅粉体80g混合均匀后,置于模具中,在200MPa压力下压制成直径30mm、厚度10mm的多孔块体。该块体的孔隙率经压汞法测定约为40%。将块体放置于坩埚底部中心区域。

[0056]主体原料:其余450g原料为基础碳化硅粉体与少量核壳结构铝掺杂碳化硅粉体的均匀混合料(整体比例100:1.5)。装填时,在坩埚中心区域仅装填该均匀混合料;在靠近坩埚内壁的环状区域(宽度15mm,约为坩埚半径的30%)额外添加富铝混合料(每厘米高度添加约2g,局部铝浓度约0.1wt%),形成富铝环。

[0057]4.预烧结处理

同实施例1,但保温时间延长至4小时。

[0058]5.晶体生长

生长温度2250℃,压力5mbar,氩气流量200sccm,生长时间120小时。其余同实施例1。

[0059]6.降温

同实施例1。

[0060]7.晶体性能测试

测试方法同实施例1,结果如下:

轴向净载流子浓度波动:±2.0×1016cm-3。

[0061]光学吸收系数:800~2000nm范围内平均0.09cm-1,最大0.10cm-1;2000~5000nm范围内平均0.45cm-1,最大0.50cm-1。

[0062]铝利用效率:62%。

[0063]对比例1

传统均匀掺铝,无核壳结构无非均匀装填

1.原料准备

基础碳化硅粉体:同实施例1。

[0064]铝源:碳化铝(Al4C3)粉末,纯度99.9%,平均粒径10μm。按铝原子浓度0.07at%计算,称取相应质量的Al4C3粉末。

[0065]2.混合原料配制

将基础碳化硅粉体与Al4C3粉末通过三维混料机混合4小时,得到均匀混合原料500g。

[0066]3.装填

将混合原料均匀铺满于内径100mm、高度80mm的石墨坩埚中,不进行分层或环形布粉。

[0067]4.预烧结处理

同实施例1。

[0068]5.晶体生长

同实施例1。

[0069]6.降温

同实施例1。

[0070]7.晶体性能测试

SIMS显示:铝浓度在生长初期(前15mm)达到峰值2.5×1018cm-3,随后快速下降至1×1017cm-3以下;氮浓度初期为1×1018cm-3,后期降至3×1017cm-3。铝与氮浓度曲线在生长初期不匹配(铝浓度过高),生长中后期铝浓度不足。

[0071]轴向净载流子浓度波动:±1.0×1017cm-3。初期净载流子浓度为p型(铝过补偿),中后期转为n型(铝不足),导电类型反转。

[0072]光学吸收系数:800~2000nm范围内平均0.35cm-1,最大0.40cm-1;2000~5000nm范围内平均1.2cm-1,最大1.3cm-1。

[0073]铝利用效率:28%。

[0074]对比例2

仅核壳结构,均匀装填

1.原料准备

核壳结构铝掺杂碳化硅粉体:同实施例1(整体铝含量1.2wt%)。

[0075]基础碳化硅粉体:同实施例1。

[0076]2.混合原料配制

将基础碳化硅粉体与核壳结构铝掺杂碳化硅粉体按质量比100:6混合,得到均匀混合原料500g。

[0077]3.装填

将混合原料均匀铺满于石墨坩埚中,不进行分层或环形布粉。

[0078]4.预烧结处理

同实施例1。

[0079]5.晶体生长

同实施例1。

[0080]6.降温

同实施例1。

[0081]7.晶体性能测试

SIMS显示:铝浓度在生长初期(前20mm)为1.2×1018cm-3,随后缓慢下降至末端约4×1017cm-3;氮浓度初期1×1018cm-3,后期3×1017cm-3。生长初期铝浓度略低于氮浓度,补偿不足。

[0082]轴向净载流子浓度波动:±5×1016cm-3。

[0083]光学吸收系数:800~2000nm范围内平均0.18cm-1,最大0.20cm-1;2000~5000nm范围内平均0.7cm-1,最大0.75cm-1。

[0084]铝利用效率:48%。

[0085]对比例3(仅非均匀装填,无核壳结构)

1.原料准备

基础碳化硅粉体:同实施例1。

[0086]铝源:碳化铝(Al4C3)粉末,同对比例1。按铝原子浓度0.07at%计算用量。

[0087]2.混合原料配制

将基础碳化硅粉体与Al4C3粉末混合均匀,得到混合原料500g。

[0088]3.非均匀装填

按实施例1的分层铺料和环形布粉方式装填,与实施例1完全相同。

[0089]4.预烧结处理

同实施例1。

[0090]5.晶体生长

同实施例1。

[0091]6.降温

同实施例1。

[0092]7.晶体性能测试

SIMS显示:铝浓度在生长初期(前10mm)峰值达3.0×1018cm-3,随后急剧下降至2×1017cm-3;氮浓度初期1×1018cm-3,后期3×1017cm-3。生长初期铝浓度远高于氮浓度,过补偿严重;中后期铝浓度不足。

[0093]轴向净载流子浓度波动:±8×1016cm-3。

[0094]光学吸收系数:800~2000nm范围内平均0.25cm-1,最大0.28cm-1;2000~5000nm范围内平均0.9cm-1,最大0.95cm-1。

[0095]铝利用效率:32%。

[0096]表1:实施例与对比例性能汇总

[0097]表1结果说明:只有同时采用核壳结构铝掺杂碳化硅粉体和非均匀装填(实施例1、2),才能实现铝与氮释放曲线的动态匹配,显著降低光学吸收率、提高轴向均匀性并提高铝利用效率。对比例1(传统方法)铝利用效率最低、光学吸收最高、导电类型反转;对比例2(仅有核壳结构)虽有一定改善,但因铝在生长初期释放不足,补偿效果有限;对比例3(仅有非均匀装填)因铝在生长初期挥发过快,过补偿严重。

[0098]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明,因此无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

说明书附图(2)

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标签:碳化硅晶体,碳化硅
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