坩埚石墨化度对SiC单晶生长过程的影响
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１２期刘军林等：坩埚石墨化度对ｓｊｃ单晶生长过程的影响・１９４５・
ｇ＝【（Ｏ．３４４一面０２）／Ｏ．００８６］×１００％（１）ＳｉＣ２（曲＝２Ｃ（ｓ）＋ｓｉ（ｇ）这里，ｇ是石墨化度，函０２是石墨结构（００２）而的面间
距。
表ｌ给出了不同坩埚的如和ｇ值。
图１晶体生长速度与籽晶温度的关系
Ｆｉｇ．１
ｏ∞ｗｔｌＩｒａｔｅｖｅｒｓｕｓｓｅｅｄｓｔｃｍｐｅｒａｔｕｒｏ
图２不同坩埚的ｘＲＤ谱图
Ｆｉｇ２ＸＲＤｐａｔｔｅｍｓ
ｏｆｄｌ‰地ｎｔｃｍｃｉｂｋｓ
表１坩埚Ａ．Ｂ，ｃ的如２和暑值
！！坠！竺！苎壁！竺璺墨：！！竺！！！！！！竺！！皂生垒：曼兰翌璺竺
ｃｎｌｃｊｂｌｅｎ啪ｂｅｒ矗０２，ｎｍｇ／％
Ａ０．３３７１８０．２
ＢＯ３３６６８６．４
Ｃ０３３６２９０．７
图３是晶体生长后坩埚壁的ｓＥＭ照片。
从图３
可知，坩埚Ａ的内壁有明显的损失，原来的表面已经
基本上看不见＇厂。
与坩埚Ａ相比，坩埚Ｂ的损失比较
小，并且保留了一部分原来的表面；而坩埚ｃ的内壁
基本上完好无损，只是在原来的表面上有一些反应掉
的小坑。
按照Ｈｅｒｒｏ的报道”６Ｊ，在晶体生长过程中，坩埚
内壁与坩埚内的气相有碳的交换，反应前后坩埚质量
几乎不发生变化，交换机制如反应式（２）所示。
（２）
图３在２１５０℃牛长５ｈ后不同坩埚内壁的ｓＥＭ形貌
Ｆｉ９３ｓＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｄｉｆｒ秆ｅｎｔｇｆａｐｈｉｔｅｃｒｕｃｉｂｌｅｗａｌｌ８
ａ缸ｒｇｒｏｗｉｎｇａｔ２１５０℃ｆｏｒ５ｈ：（ａ）ｃｒｕｃｉｂｌｅＡ，
（ｂ）ｃｒｕｃｉｂｌｅＢ，ａｎｄ（ｃ）ｃｒｕｃｉｂｌｅｃ
在实验一ｐ发现，石墨坩埚在晶体生长过程中不仅
和气相交换碳，而且是一个消耗性的碳源。
高温下
ｓｉｃ＋ｃ系统中的气相主要有ｓｉ，ｓｉｃ２和ｓｉ２ｃｉ７Ｊ。
晶体
生长过程中所发生的反应主要有如下几种：
２ｓｉｃ（。
）２ｓｉｆｇ】＋ｓｉｃ２（ｇ）（３）
２ＳｉＣ（。
）＝Ｃ（ｓ）＋Ｓｉ２Ｃ（ｇ）（４）
２Ｃ（ｓ）＋Ｓｉ（曲＝ＳｉＣ２（ｇ）
（５）
ｓｉ２ｃ（ｇ）３ｃ（ｓ）＋２ｓｉ（ｇ）（６）
ｓｉ（ｇ）＋ｓｉｃ２（ｇ）２２ｓｉｃ（。
）【７）
（３）和（４）是源料粉的挥发，（５）是坩埚壁和ｓｉ的反
应，（６）是ｓｊ２ｃ的分解，（７）是晶体的生长反应。
由以
上反应可以看出，ｓｉｃ２妒（ｓｉｃ２））来源于反应（３）（Ｐ・
（ｓｉＣ２））和反应（５）（Ｐ２（ｓｉｃ２），ｓｉ俨（ｓｉ））来源于反应（３）（Ｐｔ
（Ｓｉ））和反应（６）妒２（ｓｉ））。
ｓｉｃ＋ｃ系统中ｓｉ，ｓｉｃ２以及ｓｉ２ｃ的平衡分压与温
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