Tədqiqat fonu
Silikon karbidin (SiC) tətbiqi əhəmiyyəti: Geniş diapazonlu yarımkeçirici material olaraq, silisium karbid əla elektrik xüsusiyyətlərinə (daha böyük bant boşluğu, daha yüksək elektron doyma sürəti və istilik keçiriciliyi kimi) görə çox diqqət çəkmişdir. Bu xüsusiyyətlər onu yüksək tezlikli, yüksək temperaturlu və yüksək gücə malik cihaz istehsalında, xüsusən də elektrik elektronikası sahəsində geniş şəkildə istifadə etməyə imkan verir.
Kristal qüsurlarının təsiri: SiC-nin bu üstünlüklərinə baxmayaraq, kristallardakı qüsurlar yüksək performanslı cihazların inkişafına mane olan əsas problem olaraq qalır. Bu qüsurlar cihazın performansının pisləşməsinə səbəb ola və cihazın etibarlılığına təsir göstərə bilər.
X-ray topoloji görüntüləmə texnologiyası: Kristal artımını optimallaşdırmaq və qüsurların cihazın işinə təsirini başa düşmək üçün SiC kristallarında qüsur konfiqurasiyasını xarakterizə etmək və təhlil etmək lazımdır. X-ray topoloji görüntüləmə (xüsusilə də sinxrotron radiasiya şüalarından istifadə etməklə) kristalın daxili strukturunun yüksək keyfiyyətli təsvirlərini yarada bilən mühüm xarakteristika üsuluna çevrilmişdir.
Tədqiqat ideyaları
Şüa izləmə simulyasiya texnologiyasına əsaslanır: Məqalə faktiki rentgen topoloji təsvirlərində müşahidə edilən qüsur kontrastını simulyasiya etmək üçün oriyentasiya kontrast mexanizmi əsasında şüa izləmə simulyasiya texnologiyasından istifadə etməyi təklif edir. Bu metodun müxtəlif yarımkeçiricilərdə kristal qüsurlarının xassələrini öyrənmək üçün effektiv üsul olduğu sübut edilmişdir.
Simulyasiya texnologiyasının təkmilləşdirilməsi: 4H-SiC və 6H-SiC kristallarında müşahidə edilən müxtəlif dislokasiyaları daha yaxşı simulyasiya etmək üçün tədqiqatçılar şüa izləmə simulyasiya texnologiyasını təkmilləşdirdilər və səth relaksasiyası və fotoelektrik udma təsirlərini birləşdirdilər.
Tədqiqat məzmunu
Dislokasiya tipinin təhlili: Məqalədə şüa izləmə metodundan istifadə etməklə müxtəlif SiC politiplərində (4H və 6H daxil olmaqla) müxtəlif dislokasiya növlərinin (məsələn, vida dislokasiyaları, kənar dislokasiyalar, qarışıq dislokasiyalar, bazal müstəvi dislokasiyaları və Frank tipli dislokasiyalar) xarakteristikası sistematik şəkildə nəzərdən keçirilir. simulyasiya texnologiyası.
Simulyasiya texnologiyasının tətbiqi: Zəif şüa topologiyası və müstəvi dalğa topologiyası kimi müxtəlif şüa şəraitlərində şüa izləmə simulyasiya texnologiyasının tətbiqi, həmçinin simulyasiya texnologiyası vasitəsilə dislokasiyaların effektiv nüfuz dərinliyinin müəyyən edilməsi öyrənilir.
Təcrübə və simulyasiyaların birləşməsi: Təcrübə yolu ilə əldə edilmiş rentgen topoloji təsvirləri simulyasiya edilmiş təsvirlərlə müqayisə edərək dislokasiya növünün, Burgers vektorunun və kristalda dislokasiyaların məkan paylanmasının müəyyən edilməsində simulyasiya texnologiyasının dəqiqliyi yoxlanılır.
Tədqiqat nəticələri
Simulyasiya texnologiyasının effektivliyi: Tədqiqat göstərir ki, şüa izləmə simulyasiya texnologiyası SiC-də müxtəlif növ dislokasiyaların xassələrini aşkar etmək üçün sadə, dağıdıcı olmayan və birmənalı üsuldur və dislokasiyaların effektiv nüfuz dərinliyini effektiv qiymətləndirə bilir.
3D dislokasiya konfiqurasiya təhlili: Simulyasiya texnologiyası vasitəsilə 3D dislokasiya konfiqurasiyasının təhlili və sıxlığın ölçülməsi həyata keçirilə bilər ki, bu da kristal böyüməsi zamanı dislokasiyaların davranışını və təkamülünü başa düşmək üçün çox vacibdir.
Gələcək tətbiqlər: Şüa izləmə simulyasiya texnologiyasının daha da yüksək enerjili topologiyaya, eləcə də laboratoriya əsaslı rentgen topologiyasına tətbiq ediləcəyi gözlənilir. Bundan əlavə, bu texnologiya digər politiplərin (məsələn, 15R-SiC) və ya digər yarımkeçirici materialların qüsur xüsusiyyətlərinin simulyasiyasına da genişləndirilə bilər.
Şəkilə baxış
Şəkil 1: Transmissiya (Laue) həndəsəsi, əks əksetmə (Bragg) həndəsəsi və otlaq hallarının həndəsəsi daxil olmaqla, sinxrotron şüalanma rentgen topoloji görüntüləmə qurğusunun sxematik diaqramı. Bu həndəsələrdən əsasən rentgen topoloji təsvirləri qeyd etmək üçün istifadə olunur.
Şəkil 2: Vida dislokasiyası ətrafındakı təhrif olunmuş ərazinin rentgen şüalarının difraksiyasının sxematik diaqramı. Bu rəqəm yerli difraksiya müstəvisi normal (n) və yerli Braqq bucağı (θB) ilə gələn şüa (s0) və difraksiya olunmuş şüa (sg) arasındakı əlaqəni izah edir.
Şəkil 3: 6H–SiC vaflisində mikroboruların (MPs) əks əks olunan rentgen topoqrafiyası və eyni difraksiya şəraitində simulyasiya edilmiş vida dislokasiyasının (b = 6c) kontrastı.
Şəkil 4: 6H–SiC vaflisinin arxa əks topoqrafiya təsvirində mikroboru cütləri. Fərqli aralıqlarla eyni millət vəkillərinin və əks istiqamətlərdə olan millət vəkillərinin şəkilləri şüa izləmə simulyasiyaları ilə göstərilir.
Şəkil 5: Otlama halları 4H–SiC vaflisində qapalı nüvəli vida dislokasiyalarının (TSD) rentgen topoqrafik təsvirləri göstərilmişdir. Şəkillər inkişaf etmiş kənar kontrastını göstərir.
Şəkil 6: 4H–SiC vaflisində solaxay və sağ əlli 1c TSD-lərin otarma hallarının rentgen topoqrafiyası şəkillərinin şüa izləmə simulyasiyaları göstərilmişdir.
Şəkil 7: Müxtəlif Burger vektorları və politipləri ilə dislokasiyaları göstərən 4H–SiC və 6H–SiC-də TSD-lərin şüa izləmə simulyasiyaları göstərilmişdir.
Şəkil 8: 4H-SiC vaflilərdə müxtəlif növ yivli kənar dislokasiyaların (TED) otlama hallarının rentgen topoloji şəkillərini və şüa izləmə metodu ilə simulyasiya edilmiş TED topoloji şəkillərini göstərir.
Şəkil 9: 4H-SiC vaflilərində müxtəlif TED növlərinin rentgen şüalarının əksini əks etdirən topoloji şəkillərini və simulyasiya edilmiş TED kontrastını göstərir.
Şəkil 10: Xüsusi Burgers vektorları ilə qarışıq yivli dislokasiyaların (TMD) şüa izləmə simulyasiya şəkillərini və eksperimental topoloji şəkilləri göstərir.
Şəkil 11: 4H-SiC vaflilərində bazal müstəvi dislokasiyalarının (BPDs) arxa əks topoloji şəkillərini və simulyasiya edilmiş kənar dislokasiya kontrastının formalaşmasının sxematik diaqramını göstərir.
Şəkil 12: Səthin boşalması və fotoelektrik udma effektlərini nəzərə alaraq müxtəlif dərinliklərdə sağ əlli spiral BPD-lərin şüa izləmə simulyasiya şəkillərini göstərir.
Şəkil 13: Müxtəlif dərinliklərdə sağ əlli spiral BPD-lərin şüa izləmə simulyasiya şəkillərini və otarma hallarının rentgen topoloji şəkillərini göstərir.
Şəkil 14: 4H-SiC vaflilərində istənilən istiqamətdə bazal müstəvi dislokasiyalarının sxematik diaqramını və proyeksiya uzunluğunu ölçməklə nüfuz dərinliyinin necə təyin olunacağını göstərir.
Şəkil 15: BPD-lərin müxtəlif Burgers vektorları və otarma hallarının rentgen topoloji şəkillərində xətt istiqamətləri ilə kontrastı və müvafiq şüa izləmə simulyasiya nəticələri.
Şəkil 16: 4H-SiC vaflisində sağ əlli əyilmiş TSD-nin şüa izləmə simulyasiyası təsviri və otlaq tezliyi rentgen topoloji şəkli göstərilir.
Şəkil 17: Şüa izləmə simulyasiyası və 8° ofset 4H-SiC vaflisində əyilmiş TSD-nin eksperimental təsviri göstərilir.
Şəkil 18: Fərqli Burger vektorları olan, lakin eyni xətt istiqaməti ilə əyilmiş TSD və TMD-lərin şüa izləmə simulyasiya şəkilləri göstərilir.
Şəkil 19: Frank tipli dislokasiyaların şüa izləmə simulyasiya şəkli və müvafiq otlaq insidansı rentgen topoloji təsviri göstərilir.
Şəkil 20: 6H-SiC vaflisində mikroborunun ötürülən ağ şüa rentgen topoloji təsviri və şüa izləmə simulyasiya şəkli göstərilir.
Şəkil 21: 6H-SiC-nin eksenel olaraq kəsilmiş nümunəsinin otlaq hallarının monoxromatik rentgen topoloji təsviri və BPD-lərin şüa izləmə simulyasiya şəkli göstərilir.
Şəkil 22: müxtəlif hadisə bucaqlarında 6H-SiC eksenel kəsilmiş nümunələrdə BPD-lərin şüa izləmə simulyasiya şəkillərini göstərir.
Şəkil 23: 6H-SiC eksenel kəsilmiş nümunələrdə TED, TSD və TMD-lərin şüa izləmə simulyasiya şəkillərini otlaq hallarının həndəsəsi altında göstərir.
Şəkil 24: 4H-SiC vaflisində izoklinik xəttin müxtəlif tərəflərində əyilmiş TSD-lərin rentgen topoloji təsvirlərini və müvafiq şüa izləmə simulyasiya şəkillərini göstərir.
Bu məqalə yalnız akademik paylaşım üçündür. Hər hansı bir pozuntu varsa, onu silmək üçün bizimlə əlaqə saxlayın.
Göndərmə vaxtı: 18 iyun 2024-cü il