大尺寸低缺陷碳化硅(SiC)单晶体是功率器件和射频(RF)器件的重要基础材料，物理气相传输(physical vapor transport, PVT)法是目前生长大尺寸SiC单晶体的主要方法。获得大尺寸高品质晶体的核心是通过调节组分、温度、压力实现气相组分在晶体生长界面均匀定向结晶，同时尽可能减小晶体的热应力。本文对电阻加热式8英寸(1英寸=2.54 cm)碳化硅大尺寸晶体生长系统展开热场设计研究。首先建立描述碳化硅原料受热分解热质输运及其多孔结构演变、系统热输运的物理和数学模型，进而使用数值模拟方法研究加热器位置、加热器功率和辐射孔径对温度分布的影响及其规律，并优化热场结构。数值模拟结果显示，通过优化散热孔形状、保温棉的结构等设计参数，电阻加热式大尺寸晶体生长系统在晶锭厚度变化、多孔介质原料消耗的情况下均能达到较低的晶体横向温度梯度和较高的纵向温度梯度。

为了研究SiC晶体光学方面的应用, 利用飞秒激光冷加工的特点, 对SiC晶体进行精微加工, 研究了激光脉冲功率和扫描速率对光栅单元的影响, 选取适合SiC晶体飞秒加工的工作条件, 分别在晶体表面与内部加工出高质量的光栅。对加工好的光栅进行衍射通光实验, 计算其各级衍射角, 从而验证加工好的光栅周期; 并在1300℃高温下进行退火实验, 退火前后, 光栅参量无明显变化。结果表明, 该光栅适合在高温环境下使用。

激光诱导周期性纳米微结构在多种材料包括电介质、半导体、金属和聚合物中观察到。研究了800 nm和400 nm飞秒激光垂直聚焦于6H SiC晶体表面制备纳米微结构。实验观察到800 nm和400 nm线偏光照射样品表面分别得到周期为150 nm和80 nm的干涉条纹, 800 nm圆偏振激光单独照射样品表面得到粒径约100 nm的纳米颗粒。偏振相互垂直的800 nm和400 nm激光同时照射晶体得到粒径约100 nm的纳米颗粒阵列, 该纳米阵列的方向随400 nm激光强度增加而向400 nm偏振方向偏转。利用二次谐波的观点对以上纳米结构的形成给出了解释。