外延石墨烯用半绝缘型 SiC 衬底

外延石墨烯用半绝缘型 SiC 衬底

        可供应用于石墨烯外延生长的半绝缘型 SiC(碳化硅)衬底。在高纯度半绝缘 SiC 衬底上外延生长石墨烯有望生产出高性能石墨烯集成电路,应用于微波领域。对于石墨烯生长应用,我们提供的半绝缘型 SiC 晶片满足以下技术要求:

1. 外延石墨烯用 SiC 技术要求

        1) 直径为 100 mm 的半绝缘SiC晶片,具有最小晶体缺陷,MPD<5/cm2

        2) 100% 高纯度单晶 4H-SiC 正晶向(0001),无意掺杂;

        3) 表面取向平行于(0001)晶面,在 0.10 度内;

        4) SiC(0001)衬底,外延级表面抛光;

        5) 晶片弯曲度小于 25um。

2. 电子级石墨烯在 SiC 衬底上的外延生长

        外延法是生长石墨烯薄膜的常用的方法之一,根据衬底材料的不同可分为 SiC 外延生长与金属催化外延生长。由于 SiC 衬底的特性,它可以在 Si 平面或 C 平面上生长。SiC 外延法简单可控,其形成机理如下:

        研究表明,在氩气(Ar)环境下加热 SiC 衬底片的 C(0001)表面或 Si(0001)表面至一定温度。SiC 表面蒸发出的Si原子和Ar原子会发生一定的碰撞,而Si原子会回到 SiC 表面,使得 SiC 衬底表面 Si 原子的转化速率降低,石墨烯Z轴的生长速度减慢。但反应炉内的温度得到了相应的提高,进而 C 原子的活性得到了提高,使得石墨烯的径向生长速度提高,SiC 衬底表面上的 C 原子充分重组,最终获得高质量和大尺寸的石墨烯薄膜。

 

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