贺东葛，王家鹏，刘国敬

(中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京 100176)

半导体材料通过多年的发展，目前可以分为三代，即第一代半导体“元素半导体”，典型如硅基和锗基半导体，适用于数据的运算和存储；其中以硅基半导体技术成熟，应用也较广；第二代是砷化镓、磷化铟为基础的III-V族化合物半导体，主要解决信息通信，应用领域包括半导体激光器、光纤通信、宽带网等信息传输和存储等领域的革命；第三代是以氮化镓、氮化铟、氮化铝、碳化硅为基础的III-V族化合物半导体，在电和光的转化方面性能突出，在微波信号传输方面的效率更高，可被广泛应用到照明、显示、通讯等各个领域。目前市场应用比较广泛的蓝绿光LED是基于SiC或GaN材料，也是特殊的第三代半导体。

1 碳化硅材料发展历程

早在1824年，瑞典科学家Berzelius在人工合成金刚石的过程中就观察到了SiC的存在，但是因为天然的SiC单晶极少，当时人们对SiC的性质几乎没有什么了解。直到1885年，Acheson将石英砂与碳混合放入管式炉中2 600℃反应，首次生长出SiC晶体。

1959年，荷兰Lely发明一种采用升华法生长高质量单晶体的新方法。

1978年，俄罗斯科学家Tairov和Tsvetkov发明了改良的Lely法。

1979年，SiC蓝色发光二极管问世。

1981年，Matsunami发明了Si衬底上生长单晶SiC的工艺技术。

1991年，美国Cree公司用改进的Lely法生产出6H-SiC晶片，并与1994年制备出4H-SiC晶片。1997年实现50 mm(2英寸)6H-SiC单晶的市场化，2000年实现100 mm(4英寸)6H-SiC单晶的市场化，2007年5月23日，Cree展示100 mm零微管碳化硅基底，2010年8月30日，Cree展示高品质的150 mm碳化硅基片。这一突破性进展立即掀起了SiC晶体及相关技术研究的热潮。……