1绪论

1。1研究背景来自优I尔Y论S文C网WWw.YoueRw.com 加QQ7520~18766

新型半导体材料的研究和突破，常常导致新的技术和新兴产业的发展。以氮化镓为代表的第三代半导体材料，是继第一代半导体材料（以硅基半导体为代表）和第二代半导体材料（以砷化镓和磷化铟为代表）之后，在近10年发展起来的新型宽带半导体材料。作为第一代半导体材料，硅基半导体材料及其集成电路的发展导致了微型计算机的出现和整个计算机产业的飞跃，并广泛应用于信息处理、自动控制等领域，对人类社会的发展起了极大的促进作用。

早期应用的半导体材料是单晶体的锗和硅。锗（Ge）是用来制造第一个晶体管和固态器件的元素半导体，但由于Ge的难于加工及性能有限不能实现人们对产品预想的效果，故到目前已经很少有人使用。Si的材料来源的丰富，其制造工艺稳定简单、可加工型强，有一套完整的材料制备、加工和器件的制造方法，而且成本低、基片直径大、集成度高。因此自从Si开发以来一直被应用到现在，目前硅是现代半导体材料的支柱之一【1】。

在21世纪，半导体材料的发展方向与目标就是满足人们日渐高涨的环保需求，开发出对人体健康与环境无害的半导体材料，并使之普及化。在当前，半导体材料市场上主要的主流材料为单晶硅和化合物半导体（包括有机半导体），以及将二者兼容的混合型半导体，与这些材料相对应的除了传统的大中小微型电子产品以外，还有目前兴起的太阳能光电池、LED节能灯等。目前，主流半导体材料有GaN、SiC等半导体材料。其中宽带隙半导体SiC因为其优异的物理特性，正在逐渐发展，成为制作高温、高压、大功率器件的重要的半导体材料。

1。2SiC材料的物理特性及应用论文网

SiC又称金钢砂或耐火砂，SiC晶体由硅和碳原子以正四面体形式连接而成，四面体中的每个硅原子与四个相邻的碳原子相结合，同样的，一个碳原子与四个相邻的硅原子相结合。Sic晶体中硅原子与碳原子所形成的Si-C键键长为1。89Å，每个Si（C）原子与其最近邻的Si(C)原子的距离为3。08Å。SiC晶体结构分为六方晶格或菱面体的α-SiC和立方体的β-SiC。。α-SiC由于晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体，已发现70余种，当温度达到2100℃以上β-SiC转变为α-SiC。制作电子器件的常用SiC晶型主要是3C-SiC，4H-SiC，以及6H-SiC，其结构被展示在图1。1(b-d)中。3C-SiC是当前所发现的唯一的立方SiC晶体结构，是由Si-C双原子层以ABC(ABCABC…)堆垛方式密排而成。4H-SiC和6H-SiC分别由4个和6个Si-C双原子层组成，它们的六角密排方式分别是ABCB(ABCBABCB…)和ABCACB（ABCACB…）。

图1。1不同SiC晶型的原子结构图和原子堆垛次序

SiC材料的电子漂移速度很高，临界击穿的电压也较高，同时有高的热导率。这些突出的物理性质使得Sic有着极大的发展空间。目前，SiC主要有四大应用领域，即功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。此外，SiC材料已经能大量供应，为高温器件、大功率器件、高频器件的生产提供了重要原料，在微电子领域，尤其是航空航天、高铁、新能源汽车等新兴领域备受关注【2】。

1。3论文主要内容

为了更好的了解SiC表面对于氧气的吸附情况，让SiC表面的氧化过程进行的非常缓慢，有较小的表面态密度，从而可以获得更好的稳定性，并改善电子结构特性，本文在理论上对SiC表面的几种吸附钝化情况进行了模拟计算。主要工作包括：分别通过理论模拟计算SiC（100）面、SiC(111)面吸附氧原子以及氧气分子的形式存在，探究稳定的存在构型。采用DMOL3程序包，模拟SiC表面，计算氧原子及氧气分子在表面不同高对称位的吸附能，寻找最容易发生吸附的位置，同时模拟对于同一的吸附位置，在不同氧覆盖率下的吸附能，找到其最稳定的构型时的覆盖率，为SiC的表面处理和实际应用提供理论依据。