11月15日-17日，2016中國(北京)跨國技術(shù)轉(zhuǎn)移大會暨第三代半導(dǎo)體國際論壇（以下簡稱“跨國技術(shù)轉(zhuǎn)移大會”）在北京國際會議中心舉行，第十三屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇并與之同期同地舉行。其中，在11月17日召開的“碳化硅電力電子器件技術(shù)分會”現(xiàn)場，聚集了來自全球各地頂尖專家，高質(zhì)量報告密集發(fā)布，亮點十足。

　　會上，來自山東大學(xué)徐現(xiàn)剛教授分享了“橫向生長的碳化硅晶體位錯減少”研究報告。

 

　　徐現(xiàn)剛是山東泰安人，教授，博士生導(dǎo)師。1992年獲得山東大學(xué)凝聚態(tài)物理博士學(xué)位，師從于蔣民華院士。2000年留美回國-至今，獲教育部第一批長江計劃的特聘教授，2000年度國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，973首席科學(xué)家，主要從事半導(dǎo)體材料制備及其應(yīng)用研究的工作。

 

　　自1989年至今一直從事MOCVD化合物半導(dǎo)體薄膜材料（包括As，P，Sb和氮化物）的生長及器件應(yīng)用工作，制備出多種量子異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料如量子阱、超晶格、2DEG，多種薄膜材料如AlGaAs、AlGaInP、InGaAsP、AlInGaN、GaAsSb、InGaSb等，應(yīng)用到多種半導(dǎo)體器件如：半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管、HBT、HEMT等。積極響應(yīng)國家號召，踐行產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，服務(wù)地方服務(wù)山東，把科技創(chuàng)新的成果產(chǎn)業(yè)化；自2000年開始SiC單晶生長和加工工作，先后突破了2英寸6H-SiC、3英寸以上的4H-SiC等的單晶生長技術(shù)，解決了超硬SiC單晶襯底的加工難題，制備出基于SiC襯底的GaN超高亮度發(fā)光二極管。先后承擔(dān)了多項863、973、國家重大專項等課題。

 

　　獲得多項表彰和獎勵，如1995年洪堡學(xué)者，1998年獲得由IEE頒發(fā)的Electronics Letters Premium，1999年在美國獲得由IEEE頒發(fā)的Best Paper Award，2000年獲得“國家杰出青年基金”，2003年“山東省科技進(jìn)步一等獎”、“山東省留學(xué)回國創(chuàng)業(yè)獎”，2005年獲“山東省十大杰出青年”，2007年獲“政府特殊津貼獎”，2013年獲得“山東省技術(shù)發(fā)明一等獎”等。任國務(wù)院學(xué)位委員會委員、國家863計劃半導(dǎo)體照明工程總體專家組專家等等。至今已經(jīng)發(fā)表超過150篇相關(guān)論文及會議報告。

 

　　他表示，作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料的重要代表，碳化硅（SiC）具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率高、載流子飽和遷移速度高、化學(xué)穩(wěn)定性好等特性，其制成的SiC器件更適用于高溫、高頻、高電壓、大功率、強(qiáng)輻射等苛刻條件下。

 

　　得益于生長技術(shù)的進(jìn)步和生長工藝的成熟，碳化硅單晶研制取得了飛速發(fā)展，單晶直徑已經(jīng)達(dá)到6英寸，晶體中典型的微管缺陷密度已經(jīng)控制在1cm-2以下，甚至達(dá)到零微管水平。

 

　　然而，考慮到SiC材料本身仍舊存在位錯密度相對較高的問題，典型值為103-104cm-2量級，影響器件的性能和長期工作可靠性，制約了SiC材料在電子器件特別是SiC高功率器件中更廣泛的應(yīng)用。

　　目前提高SiC單晶材料質(zhì)量的研究焦點及重點已經(jīng)轉(zhuǎn)移到如何減少襯底材料中的位錯密度。本工作研究了側(cè)向外延生長和籽晶表面預(yù)處理對降低SiC襯底中位錯密度的作用。采用激光共聚焦顯微鏡測試了側(cè)向生長速率。

 

　　原子力顯微鏡和電子背散射衍射分別用于觀察不同處理過程下籽晶表面形貌和評估籽晶表面損傷情況。采用熔融KOH腐蝕SiC生長層，以觀察腐蝕坑分布情況。

 

　　結(jié)果表明：在側(cè)向生長區(qū)域相比沿c軸生長區(qū)域位錯密度降低一到兩個數(shù)量級，1400℃下H2刻蝕籽晶表面相比只進(jìn)行MP處理籽晶表面生長層中位錯密度降低幾乎一個數(shù)量級。