物理气相传输法生长碳化硅单晶原生表面形貌研究

摘要： 晶体的生长原生面在一定程度上能反应出晶体生长机制和晶体缺陷分布的丰富信息。采用激光共聚焦显微镜偏光拼接技术和原子力显微镜对物理气相传输法生长的4H、6H-SiC单晶原生小面的表面形貌进行了观察和测试。偏光显微镜和原子力显微镜测试结果显示4H-SiC原生小面扩展后, 其周边趋向于形成六边形的生长台阶; 而6H-SiC原生小面扩展后, 其周边趋向于形成圆形的生长台阶。基于Jackson双层界面模型, 从热力学角度计算了4H、6H-SiC单晶的Jackson因子α分别为33.15和31.87, 故导致4H、6H-SiC单晶原生小面台阶形貌差异的是生长界面的粗糙程度和生长温度。原生面上的微管缺陷是生长台阶的起源, 借助原子力显微镜对多个微管进行了测试。由测试结果可知, 微管直径分布在760 nm-6.0 um之间, 相应的伯格斯矢量绝对值分布在5c~14c, 微管直径与伯格斯矢量平方值的商D/B2分布在11.1~23.6 nm-1之间, 即通过原子力显微镜测试获得的微管结构数据不严格遵守Frank理论。