1. SiC的基本结构与组成
硅化碳（SiC）是一种由硅（Si）和碳（C）元素按1:1比例组成的二元化合物，其基本结构单元为Si-C四面体，整体组成约为50%硅和50%碳。
可以形象地理解为：硅原子体积较大，类似“苹果”；碳原子体积较小，类似“橘子”。当等量的“苹果”和“橘子”交替堆叠时，形成了SiC晶体结构。
2. 原子间距与键能分析
SiC晶体中，Si-Si键的原子间距约为3.89埃（Å）。为了理解这一尺度，目前最先进的光刻设备分辨率约为3纳米（30埃），约为原子间距的8倍。Si-Si键能为310 kJ/mol，表示分离这两个原子所需的能量，键能越大，键越牢固。
相比之下，Si-C键的原子间距更短，为1.89埃，且键能高达447 kJ/mol，显示Si-C键较Si-Si键更为强健。这说明相较于传统硅基半导体，SiC基半导体具有更优异的化学稳定性。
3. SiC晶体结构特点
SiC晶体中，每个碳原子与最近邻的四个硅原子相连，同理，每个硅原子也与四个最近碳原子相连。该结构可分层描述：碳原子在同一平面上占据六角晶格点，形成碳原子紧密堆积层；硅原子同样在另一平面占据六角晶格点，形成硅原子紧密堆积层。
每对相邻的碳原子层和硅原子层形成碳-硅双原子层。多层堆积构成丰富多样的SiC晶体结构，迄今已发现超过200种不同SiC多晶型。
此结构类似“俄罗斯方块”游戏，尽管基本单元相同，但组合方式多样。SiC的最小单元是由碳和硅原子构成的四面体，结构复杂于简单方块。
4. SiC晶型的命名方法
目前主要采用Ramsdell法对SiC晶型进行命名，结合数字与字母表示。数字表示基本重复单元中Si-C双层数量，字母表示晶胞类型：
C：立方晶型（Cubic）
H：六方晶型（Hexagonal）
R：斜方晶型（Rhombic）
除2H-SiC和3C-SiC外，多数晶型可视为闪锌矿（zinc blende）和纤锌矿（wurtzite）结构的混合，均属紧密堆积六方结构。
5. 碳面（C面）与硅面（Si面）的定义
碳面（C面）：SiC晶圆的(000-1)晶面，沿负c轴方向切割，表面终止原子为碳原子。
硅面（Si面）：SiC晶圆的(0001)晶面，沿正c轴方向切割，表面终止原子为硅原子。
6. 碳面与硅面的物理及工艺影响
碳面与硅面的不同，显著影响SiC晶圆的物理和电学性能，包括热导率、电导率、载流子迁移率和界面态密度等关键参数。
同时，选择碳面或硅面直接影响SiC器件制造工艺和性能表现，涵盖外延生长、离子注入、氧化、金属沉积及接触电阻等关键过程。
7. 总结
深入理解SiC晶圆的碳面与硅面特性，对于优化器件设计、提升制造工艺及实现高性能应用具有重要意义。
