碳化硅（SiC）單晶是一種寬禁帶半導體材料，具有禁帶寬度大、臨界擊穿場強大、熱導率高、飽和漂移速度高等諸多特點，被廣泛應用于制作高溫、高頻及大功率電子器件。此外，由于SiC和氮化鎵（GaN）的晶格失配小，SiC單晶是GaN基LED、肖特基二極管、MOSFET、IGBT、HEMT等器件的理想襯底材料。為降低器件成本，下游產業對SiC單晶襯底提出了大尺寸的要求，目前國際市場上已有6英寸（150毫米）產品，預計市場份額將逐年增大。
中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）先進材料與結構分析實驗室陳小龍研究組（A02組，功能晶體研究與應用中心）長期從事SiC單晶生長研究工作，團隊人員通過自主創新和探索，獲得了SiC單晶生長設備、晶體生長和加工技術等一整套自主知識產權。研發成功的2英寸SiC單晶襯底在國內率先實現了產業化，并相繼研發成功3英寸、4英寸SiC單晶襯底，實現了批量制備和銷售。2014年11月，團隊人員與北京天科合達藍光半導體有限公司合作，成功解決了6英寸擴徑技術和晶片加工技術，成功研制出了6英寸SiC單晶襯底。拉曼光譜測試表明生長出的SiC晶體為4H晶型，(0004)晶面的X射線衍射搖擺曲線半高寬平均值僅27.2弧秒，表明晶體結晶質量很好。這一成果標志著物理所的SiC單晶生長研發工作已達到國際先進水平。6英寸SiC單晶襯底的研發成功，為高性能SiC基電子器件的國產化提供了材料基礎。
相關研究得到科技部、國家自然科學基金委、協同創新中心、中科院、北京市科委、新疆生產建設兵團科技局等有關部門的支持。
圖1 6英寸碳化硅晶體和單晶襯底片
圖2 6英寸碳化硅單晶片的拉曼光譜（4H碳化硅單晶）
圖3 6英寸碳化硅單晶片的X射線搖擺曲線（半峰寬平均值僅27.2弧秒）
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