[发明专利]一种鉴定工业化体块SiC单晶晶型的方法

说明书

本发明涉及一种鉴定工业化体块SiC单晶晶型的方法，主要包括如下步骤：（1）将被测体块SiC样品置入加热炉，控制光照条件，在室温下观察所述SiC样品的颜色；（2）将所述SiC样品加热至200‑450℃；（3）控制与步骤（1）相同的所述光照条件，观察加热后的SiC样品的颜色，颜色发生显著加深的是6H‑SiC晶型，否则为4H‑SiC晶型。本发明利用4H‑SiC及6H‑SiC禁带宽度差及200‑450℃之间对可见光吸收的差异，通过颜色的变化实现晶型判断，本发明简单便捷，测试成本低且无需昂贵复杂的表征设备。

技术领域

本发明涉及晶体生长领域，尤其涉及一种鉴定工业化体块SiC单晶晶型的方法。

背景技术

作为第三代宽带隙半导体材料的一员，相对于常见Si和GaAs等半导体材料，碳化硅材料具有禁带宽度大、载流子饱和迁移速度高，热导率高、临界击穿场强高等诸多优异的性质。基于这些优良的特性，碳化硅材料是制备高温电子器件、高频、大功率器件更为理想的材料。特别是在极端条件和恶劣条件下应用时，SiC器件的特性远远超过了Si器件和GaAs器件。同时SiC另一种宽禁带半导体材料GaN 最好的衬底材料，使用SiC衬底制备的GaN基白光LED发光效率远高于传统的Si及蓝宝石衬底。而SiC由于Si-C双原子层堆垛顺序的不同，存在超过200种的不同构型，目前能够工业化制备体块单晶的只有4H-SiC和6H-SiC。二者之间在禁带宽度及电学、光学性质上存在明显差异，如：4H-SiC的禁带宽度约为3.2eV，而6H为3.0eV， 4H晶型的电学各向异性较6H-SiC更弱。目前大多鉴定的方法为：使用拉曼光谱仪采集能够反映样品结构信息的拉曼光谱，通过与已知不同晶型的SiC的特征光谱进行比对，获知样品晶型结构，但是需要采购价格较为昂贵的表征设备进行鉴定，且表征费用较高，便捷性较差。为此，如果提供一种能够简单低廉且快速判断体块SiC晶型的方案成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种简单便捷，无需昂贵复杂的表征设备即可进行4H和6H-SiC晶型判断的方法；通过利用利用4H-SiC及6H-SiC禁带宽度差及200-450℃之间对可见光吸收的差异，实现晶型判断，由于4H-SiC及6H-SiC的能带宽度均与温度呈现负相关关系，即随着温度的升高其禁带宽度不断减小，此能够引起本征吸收的光波长上限会随着温度不断增大，当温度足够高时，便可引起强烈的可见光吸收，发生明显的颜色变化。室温下4H-SiC的禁带宽度大于6H-SiC，4H-SiC发生肉眼可辨别的颜色变化所需温度高于6H-SiC。因此可以利用该温度差进行4H-SiC和6H-SiC晶型的判断。

为解决现有技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种鉴定工业化体块SiC单晶晶型的方法，主要通过利用利用4H-SiC及6H-SiC禁带宽度差及200-450℃之间对可见光吸收的差异，实现晶型判断，包括如下步骤：

（1）将被测体块SiC样品置入加热炉，控制光照条件，在室温下观察所述SiC样品的颜色；

（2）将所述SiC样品加热至200-450℃；

（3）控制与步骤（1）相同的所述光照条件，观察加热后的SiC样品的颜色，颜色发生显著加深的是6H-SiC晶型，否则为4H-SiC晶型。

进一步的，所述光照条件为：自然光或色温为5500—7200K的白光环境。

进一步的，所述步骤（2）中，所述SiC样品加热至300-400℃。

进一步的，所述步骤（1）中，所述SiC样品为无色SiC。

进一步的，所述无色SiC的总金属杂质含量低于1E17/cm³，B杂质含量低于1E17/cm³，N杂质含量低于1E17/cm³。