基于3C—SiC薄膜的光導開關的研究

摘要：該文報道了一種可承受33 kV偏置電壓的光導開關結構。該結構從兩方面提高光導開關的耐壓特性：兩層厚度為20 μm的3C-SiC薄膜采用HFCVD工藝制備在6H-SiC基片表面，用于輸出電脈沖傳輸，可消除了6H-SiC基片的微管缺陷對光導開關耐壓特性的影響；電極位于兩層薄膜之間，增加了接觸面積，因此降低了電極表面的電流密度。

關鍵詞：光導開關 3C?SiC薄膜 偏置電壓

中圖分類號：TM836 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（b）-00-02

光導半導體開關（PCSS）是利用超快脈沖激光器與光電半導體材料（如Si，GaAs，InP等）相結合形成的一種新型開關器件[1]，其工作原理是利用光電效應，通過激光能量激勵半導體材料，使其電導率發生變化，改變開關的通斷狀態，從而產生電脈沖。與傳統開關技術相比，光導開關具有上升時間短、傳輸功率高、體積小等優點，可應用于超快瞬態電子學、超寬帶通訊等領域。

光導開關自1975年誕生以來，大致經歷了三代：（1）以Si為代表[2]，Si存在暗電流較大，載流子壽命長的問題；（2）采用GaAs、InP為代表的III-V族化合物半導體[3]，與Si相比，載流子更短壽命；（3）使用以SiC為代表的寬禁帶半導體材料[4]，由于適合高壓大功率光導開關，近年來逐漸成為研究熱點。

但是SiC光導開關的擊穿電壓遠低于SiC的理論值，原因是使用的SiC基片多為α-SiC（包括6H-SiC和4-SiC），晶格結構為立方與六方混合結構，具有“微管”缺陷。β-SiC（例如3C-SiC）則沒有微管缺陷，但是基片難以獲得，只有薄膜材料。微管的密度直接決定了器件的耐壓性。因此，該文采用熱絲化學氣相沉積（HFCVD）工藝在α-SiC基片表面制備基于3C-SiC薄膜的SiC光導開關，并對其耐壓特性進行研究。……