碳化硅作为第三代半导体中的典型材料,由于其优越的性能,例如高硬度、高热导率、高禁带宽度等,现在已经逐渐在半导体领域占据更大的应用领域和市场份额。碳化硅单晶的生长已经有了相对成熟的技术理论及设备支撑,如液相法、高温化学气相沉积法（HTCVD）以及物理气相传输法（PVT）。现阶段,PVT法是目前SiC单晶生长研究最多、最成熟的技术。碳化硅材料的加工,如切割、研磨以及抛光等,是材料实现应用前的重要步骤。在加工过程中,硬度是需要着重参考的物理特性,但碳化硅现在的硬度值基本都是笼统的一个值或者范围,没有进行细化区分,而产业化过程中研磨的配料比值以及加工时间都需要与硬度值建立关系。本文利用纳米压痕仪对碳化硅可能有影响的相关参数都进行了测试探究。发现微管、晶型以及晶型交界处对硬度没有造成明显影响;碳化硅硬度存在各向异性,硅面硬度要高于碳面,A面硬度小于硅面硬度。探寻了掺杂对于碳化硅硬度的影响,发现掺氮浓度与硬度存在正相关,掺钒则会降低碳化硅的硬度。由于硬度是一个相对较为复杂的物理量,是一种综合表征量,所以硬度的微管理论很难建立一个完全符合的模型。但关于硬度理论的探讨一直没有停止,Teter等人发现材料的硬度值与材料的剪切模量（G）之间有一定的正比关系Hv=0.151G,成为现在的一种较为流行的理论。第一性原理的计算时现在计算材料学中的重要理论基础,论文利用MS软件以及VASP软件进行了碳化硅弹性模量的计算,发现碳化硅掺氮、掺钒材料的弹性模量都要低于无掺杂的。相对于硬度来说,关于碳化硅热导率的理论原理则要成熟的多,对于半导体材料来说,总热导率λ是两个分量之和,λ=λL+λC;玩其中λL和λC分别是晶格和载流子对热导率的贡献。由于碳化硅晶体结构的原因,使得传热距离在不同方向上存在差异,而掺杂则对晶格等产生影响,从而影响到热导率。本论文碳化硅热导率的各向异性进行了探究,发现a轴样品的热导率与“m”轴相同,都要明显高于c轴,而掺钒则会降低热导率,高温处理可以提升掺钒晶体的热导率。高温是器件的“杀手”,及时的散热对器件安全起着重要的作用,要想继续提高碳化硅衬底器件的热传导,可以外延生长热导率更高的金刚石薄膜。本论文通过单层、双层以及刻槽等方式对此项技术进行了前期准备研究,实验结果显示其中的双层复合方式提高了材料的传热性能。COMSOL有限元模拟软件由于简单易上手,数据库强大,物理场丰富等优点,方便进行传热的相关模拟。本论文利用该软件的固体传热模块进行复合材料的定性传热分析。发现单层、双层及刻槽模型会提升复合材料的传热性能,而石墨相会明显降低热导率。