Pētījuma fons
Silīcija karbīda (SiC) pielietojuma nozīme: kā platas joslas pusvadītāju materiāls silīcija karbīds ir piesaistījis lielu uzmanību tā lielisko elektrisko īpašību dēļ (piemēram, lielāka joslas sprauga, lielāks elektronu piesātinājuma ātrums un siltumvadītspēja). Šīs īpašības padara to plaši izmantotu augstfrekvences, augstas temperatūras un lieljaudas ierīču ražošanā, īpaši jaudas elektronikas jomā.
Kristālu defektu ietekme: neskatoties uz šīm SiC priekšrocībām, kristālu defekti joprojām ir galvenā problēma, kas kavē augstas veiktspējas ierīču izstrādi. Šie defekti var izraisīt ierīces veiktspējas pasliktināšanos un ietekmēt ierīces uzticamību.
Rentgenstaru topoloģiskās attēlveidošanas tehnoloģija: lai optimizētu kristālu augšanu un izprastu defektu ietekmi uz ierīces veiktspēju, ir nepieciešams raksturot un analizēt defektu konfigurāciju SiC kristālos. Rentgenstaru topoloģiskā attēlveidošana (īpaši izmantojot sinhrotronu starojuma starus) ir kļuvusi par svarīgu raksturošanas paņēmienu, kas var radīt augstas izšķirtspējas kristāla iekšējās struktūras attēlus.
Izpētes idejas
Pamatojoties uz staru izsekošanas simulācijas tehnoloģiju: rakstā ir ierosināts izmantot staru izsekošanas simulācijas tehnoloģiju, kuras pamatā ir orientācijas kontrasta mehānisms, lai simulētu defektu kontrastu, kas novērots faktiskajos rentgenstaru topoloģiskos attēlos. Ir pierādīts, ka šī metode ir efektīvs veids, kā pētīt dažādu pusvadītāju kristālu defektu īpašības.
Simulācijas tehnoloģijas uzlabošana: lai labāk simulētu dažādās dislokācijas, kas novērotas 4H-SiC un 6H-SiC kristālos, pētnieki uzlaboja staru izsekošanas simulācijas tehnoloģiju un iekļāva virsmas relaksācijas un fotoelektriskās absorbcijas efektus.
Pētījuma saturs
Dislokācijas veida analīze: Rakstā sistemātiski apskatīts dažādu veidu dislokāciju (piemēram, skrūvju dislokācijas, malu dislokācijas, jauktas dislokācijas, bazālās plaknes dislokācijas un Frank tipa dislokācijas) raksturojums dažādos SiC politipos (tostarp 4H un 6H), izmantojot staru izsekošanu. simulācijas tehnoloģija.
Simulācijas tehnoloģijas pielietojums: Tiek pētīta staru izsekošanas simulācijas tehnoloģijas pielietošana dažādos staru kūļa apstākļos, piemēram, vāja staru topoloģija un plaknes viļņu topoloģija, kā arī tas, kā ar simulācijas tehnoloģiju palīdzību noteikt dislokāciju efektīvo iespiešanās dziļumu.
Eksperimentu un simulāciju kombinācija: Salīdzinot eksperimentāli iegūtos rentgena topoloģiskos attēlus ar simulētajiem attēliem, tiek pārbaudīta simulācijas tehnoloģijas precizitāte dislokācijas veida, Burgers vektora un dislokāciju telpiskā sadalījuma noteikšanā kristālā.
Pētījuma secinājumi
Simulācijas tehnoloģijas efektivitāte: Pētījums parāda, ka staru izsekošanas simulācijas tehnoloģija ir vienkārša, nesagraujoša un nepārprotama metode dažādu veidu dislokāciju īpašību atklāšanai SiC un var efektīvi novērtēt dislokāciju efektīvo iespiešanās dziļumu.
3D dislokācijas konfigurācijas analīze: izmantojot simulācijas tehnoloģiju, var veikt 3D dislokācijas konfigurācijas analīzi un blīvuma mērījumus, kas ir ļoti svarīgi, lai izprastu dislokāciju uzvedību un attīstību kristāla augšanas laikā.
Nākotnes pielietojumi: Paredzams, ka staru izsekošanas simulācijas tehnoloģija tiks turpmāk izmantota augstas enerģijas topoloģijai, kā arī laboratorijas rentgenstaru topoloģijai. Turklāt šo tehnoloģiju var attiecināt arī uz citu politipu (piemēram, 15R-SiC) vai citu pusvadītāju materiālu defektu īpašību simulāciju.
Attēla pārskats
1. att.: Sinhrotronu starojuma rentgenstaru topoloģiskās attēlveidošanas iestatīšanas shematiska diagramma, ieskaitot pārraides (Laue) ģeometriju, reversās atstarošanas (Bragg) ģeometriju un ganību sastopamības ģeometriju. Šīs ģeometrijas galvenokārt izmanto rentgenstaru topoloģisko attēlu ierakstīšanai.
2. att.: Izkropļotās zonas ap skrūves dislokāciju rentgenstaru difrakcijas shematiska diagramma. Šis attēls izskaidro saistību starp krītošo staru (s0) un difrakcijas staru (sg) ar lokālās difrakcijas plaknes normālu (n) un vietējo Brega leņķi (θB).
3. attēls. Mikrocauruļu (MP) pretatstarojuma rentgena topogrāfijas attēli uz 6H-SiC plāksnītes un simulētas skrūves dislokācijas kontrasts (b = 6c) tādos pašos difrakcijas apstākļos.
4. att.: Mikrocauruļu pāri 6H–SiC vafeles pretrefleksijas topogrāfijas attēlā. Vienu un to pašu MP attēlus ar atšķirīgām atstarpēm un MP pretējos virzienos parāda staru izsekošanas simulācijas.
5. att.. Parādīti ganību sastopamības rentgena topogrāfijas attēli ar slēgta serdeņa skrūvju dislokācijām (TSD) uz 4H-SiC vafeles. Attēlos redzams uzlabots malu kontrasts.
6. attēls. Tiek parādītas ganību sastopamības staru izsekošanas simulācijas Kreisās un labās puses 1c TSD attēlu rentgena topogrāfijas attēli uz 4H-SiC vafeles.
7. att.: parādītas TSD staru izsekošanas simulācijas 4H–SiC un 6H–SiC, parādot dislokācijas ar dažādiem Burgers vektoriem un politipiem.
8. att.: parāda ganību sastopamības rentgena topoloģiskos attēlus dažādu veidu vītnes malu dislokācijām (TED) uz 4H-SiC plāksnēm, un TED topoloģiskos attēlus, kas simulēti, izmantojot staru izsekošanas metodi.
9. attēls. Parāda dažādu TED veidu rentgenstaru pretrefleksijas topoloģiskos attēlus uz 4H-SiC plāksnēm un simulēto TED kontrastu.
10. att.: parāda jauktu pavedienu dislokāciju (TMD) staru izsekošanas simulācijas attēlus ar specifiskiem Burgers vektoriem un eksperimentālos topoloģiskos attēlus.
11. att.. Parādīti bazālās plaknes dislokāciju (BPD) pretrefleksijas topoloģiskie attēli uz 4H-SiC plāksnēm un modelētās malu dislokācijas kontrasta veidošanās shematiskā diagramma.
12. attēls. Parādīti labās puses spirālveida BPD staru izsekošanas simulācijas attēli dažādos dziļumos, ņemot vērā virsmas relaksācijas un fotoelektriskās absorbcijas efektus.
13. att.: parāda labās puses spirālveida BPD staru izsekošanas simulācijas attēlus dažādos dziļumos un ganību sastopamības rentgenstaru topoloģiskos attēlus.
14. att.: parāda shematisku diagrammu par bazālās plaknes dislokācijām jebkurā virzienā uz 4H-SiC plāksnēm un kā noteikt iespiešanās dziļumu, mērot projekcijas garumu.
15. att.: BPD kontrasts ar dažādiem Burgers vektoriem un līniju virzieniem ganību sastopamības rentgena topoloģiskajos attēlos un atbilstošie staru izsekošanas simulācijas rezultāti.
16. attēls. Tiek parādīts labās puses novirzītas TSD staru izsekošanas simulācijas attēls uz 4H-SiC vafeles un ganību sastopamības rentgenstaru topoloģiskais attēls.
17. attēls. Parādīta staru izsekošanas simulācija un novirzītā TSD eksperimentālais attēls uz 8° nobīdes 4H-SiC plāksnītes.
18. attēls. Tiek parādīti novirzītā TSD un TMD staru izsekošanas simulācijas attēli ar dažādiem Burgers vektoriem, bet vienāds līnijas virziens.
19. att. Parādīts Franka tipa dislokāciju staru izsekošanas simulācijas attēls un atbilstošais ganīšanas sastopamības rentgena topoloģiskais attēls.
20. attēls. Parādīts 6H-SiC plāksnītes mikrocaurules pārsūtītais baltā stara rentgenstaru topoloģiskais attēls un staru izsekošanas simulācijas attēls.
21. attēls. Parādīts aksiāli izgrieztā 6H-SiC parauga monohromatiskais rentgenstaru topoloģiskais attēls un BPD staru izsekošanas simulācijas attēls.
22. att.: parādīti staru izsekošanas simulācijas attēli BPD 6H-SiC aksiāli izgrieztos paraugos dažādos kritiena leņķos.
23. att.: parāda TED, TSD un TMD staru izsekošanas simulācijas attēlus 6H-SiC aksiāli izgrieztos paraugos ganību ģeometrijā.
24. att. parāda novirzīto TSD rentgena topoloģiskos attēlus dažādās izoklīniskās līnijas pusēs uz 4H-SiC vafeles un atbilstošos staru izsekošanas simulācijas attēlus.
Šis raksts ir paredzēts tikai akadēmiskajai koplietošanai. Ja ir kāds pārkāpums, lūdzu, sazinieties ar mums, lai to dzēstu.
Izlikšanas laiks: 18. jūnijs 2024