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单晶SiC是一种性能优良的宽禁带半导体材料,其在高温、高频以及高功率电子器件的制造方面正获得越来越广泛的应用。在SiC表面生长绝缘的氧化层是制造SiC基电子器件的关键一步,氧化层的质量直接决定了器件的性能。此外,SiC可通过热分解直接在其表面外延生长石墨烯,这对推动石墨烯与SiC的应用至关重要。然而,传统工艺在提升氧化层的界面特性以及石墨烯的面积、质量与层数均一性等关键特性上仍存在不足。本课题从SiC超高温条件下的氧化动力学研究着手,借助先进的大气ICP等离子体加工技术,对SiC在等离子体作用下的氧化过程、石墨烯的生长过程与相应的机理进行了深入研究。具体研究内容如下。研究了超高温条件下氧气对SiC表面动力学的影响。通过在1500℃不同氧气浓度的体系中对SiC进行氧化后发现,氧气浓度可以调控SiC表面热氧化作用（TO-SiO2）与热化学气相沉积作用（TCVD-SiO2）的相互竞争关系,且低浓度的氧气条件更有利于后者的生长。本研究系统分析了TO-SiO2与TCVD-SiO2在表面形貌、结晶质量、界面结构以及生长动力学等方面的差异,并分别针对上述两类SiO2的生长提出了SiC的逐层氧化机理与SiC原子级台阶的横向扩展机制。此外,基于Reax FF反应分子动力学模拟,验证了氧气浓度的降低可促使SiC表面SiO2的生长动力学过程由热氧化作用占主导转变为热化学气相沉积作用占主导。研究了SiC在ICP等离子体作用下的氧化行为,并据此提出了一种SiC的非减材抛光技术。通过分析SiC在不同射频输入功率、不同照射时间以及不同氧气浓度的实验体系下的氧化过程,研究发现,SiC的等离子体氧化过程具有SiO2纳米颗粒沿基底台阶生长以及氧化层逐层分布的特点,且SiC原子级台阶结构的端面比平面的氧化优先级高。通过增加等离子体的功率并控制反应体系中的氧气总量,本研究成功将Sa表面粗糙度约为70 nm的SiC切割片抛光至Sa低于0.2nm的原子级超光滑水平,并在基底表面得到了规则排列的原子级台阶结构。综合实验结果,本研究提出了一种基于SiC的热分解反应、SiC的等离子体氧化反应、氧化层与碳缓冲层之间的化学反应所构成的闭环反应的抛光原理。研究了ICP等离子体照射下SiC表面外延石墨烯的生长。基于等离子体的高温特性以及近距离照射时等离子体气流对大气的屏蔽作用,本研究成功在SiC基底表面实现了石墨烯的外延生长,并揭示了基底表面六边形坑的形成、扩大、融合以及最终形成片层状石墨烯的过程。此外,考虑到当前等离子体设备存在的不足,设计了带有气体置换腔体的ICP等离子体设备。