Kutatási háttér
A szilícium-karbid (SiC) alkalmazási jelentősége: Széles sávszélességű félvezető anyagként a szilícium-karbid nagy figyelmet keltett kiváló elektromos tulajdonságai miatt (például nagyobb sávszélesség, nagyobb elektrontelítési sebesség és hővezető képesség). Ezek a tulajdonságok széles körben használják a nagyfrekvenciás, magas hőmérsékletű és nagy teljesítményű készülékek gyártásában, különösen a teljesítményelektronika területén.
A kristályhibák hatása: A SiC ezen előnyei ellenére a kristályok hibái továbbra is komoly problémát jelentenek, ami akadályozza a nagy teljesítményű eszközök fejlesztését. Ezek a hibák az eszköz teljesítményének romlását okozhatják, és befolyásolhatják az eszköz megbízhatóságát.
Röntgen topológiai képalkotó technológia: A kristálynövekedés optimalizálása és a hibák eszközteljesítményre gyakorolt hatásának megértése érdekében jellemezni és elemezni kell a SiC kristályok hibakonfigurációját. A röntgen topológiai képalkotás (különösen szinkrotron sugárnyalábok felhasználásával) fontos jellemzési technikává vált, amely nagy felbontású képeket készíthet a kristály belső szerkezetéről.
Kutatási ötletek
Sugárkövetési szimulációs technológia alapján: A cikk az orientációs kontrasztmechanizmuson alapuló sugárkövetési szimulációs technológia alkalmazását javasolja a tényleges röntgen topológiai képeken megfigyelt hibakontraszt szimulálására. Ez a módszer bizonyítottan hatékony módszer a különböző félvezetők kristályhibáinak tulajdonságainak vizsgálatára.
A szimulációs technológia fejlesztése: A 4H-SiC és 6H-SiC kristályokban megfigyelt különböző diszlokációk jobb szimulációja érdekében a kutatók továbbfejlesztették a sugárkövetési szimulációs technológiát, és beépítették a felületi relaxáció és a fotoelektromos abszorpció hatásait.
Kutatási tartalom
Diszlokációtípus-elemzés: A cikk szisztematikusan áttekinti a különböző típusú diszlokációk (például csavardiszlokációk, éldiszlokációk, vegyes diszlokációk, alapsík diszlokációk és Frank-típusú diszlokációk) jellemzését SiC különböző politípusaiban (beleértve a 4H-t és a 6H-t is) sugárkövetéssel. szimulációs technológia.
Szimulációs technológia alkalmazása: Tanulmányozzuk a sugárkövetési szimulációs technológia alkalmazását különböző nyalábviszonyok között, mint például gyenge nyaláb topológia és síkhullám topológia, valamint a diszlokációk effektív behatolási mélységének szimulációs technológiával történő meghatározását.
Kísérletek és szimulációk kombinációja: A kísérleti úton kapott röntgen topológiai képek és a szimulált felvételek összehasonlításával igazolható a szimulációs technológia pontossága a diszlokáció típusának, a Burgers vektornak és a kristályban lévő diszlokációk térbeli eloszlásának meghatározásában.
Kutatási következtetések
A szimulációs technológia hatékonysága: A tanulmány azt mutatja, hogy a sugárkövető szimulációs technológia egy egyszerű, roncsolásmentes és egyértelmű módszer a SiC különböző típusú diszlokációinak tulajdonságainak feltárására, és hatékonyan meg tudja becsülni a diszlokációk effektív behatolási mélységét.
3D diszlokáció konfiguráció elemzés: A szimulációs technológiával 3D diszlokáció konfiguráció elemzés és sűrűségmérés végezhető, ami kulcsfontosságú a kristálynövekedés során fellépő diszlokációk viselkedésének és fejlődésének megértéséhez.
Jövőbeli alkalmazások: A sugárkövetési szimulációs technológiát várhatóan tovább fogják alkalmazni a nagy energiájú topológiában, valamint a laboratóriumi alapú röntgen topológiában. Ezenkívül ez a technológia kiterjeszthető más politípusok (például 15R-SiC) vagy más félvezető anyagok hibajellemzőinek szimulálására is.
Ábra Áttekintés
1. ábra: A szinkrotronsugárzás röntgensugaras topológiai képalkotásának sematikus diagramja, beleértve az átviteli (Laue) geometriát, a fordított reflexiós (Bragg) geometriát és a legeltetési beesési geometriát. Ezeket a geometriákat főként röntgen topológiai képek rögzítésére használják.
2. ábra: A csavardiszlokáció körüli torzított terület röntgendiffrakciójának sematikus diagramja. Ez az ábra megmagyarázza a beeső nyaláb (s0) és a diffrakciós nyaláb (sg) közötti kapcsolatot a helyi diffrakciós sík normálisával (n) és a helyi Bragg-szöggel (θB).
3. ábra: Mikrocsövek (MPs) visszaverődéses röntgen topográfiai képei 6H-SiC lapkán és egy szimulált csavardiszlokáció kontrasztja (b = 6c) azonos diffrakciós körülmények között.
4. ábra: Mikrocsőpárok egy 6H–SiC lapka visszatükröző topográfiai képén. Ugyanazon MP-k képeit különböző térközökkel és ellentétes irányú MP-kről sugárkövetési szimulációk jelenítik meg.
5. ábra: Zártmagú csavaros diszlokációk (TSD-k) legeltetési előfordulási topográfiai képei 4H-SiC lapkán. A képek fokozott élkontrasztot mutatnak.
6. ábra: A legeltetés előfordulási gyakoriságának sugárkövetési szimulációi Bal- és jobbkezes 1c TSD-k röntgensugaras topográfiai képei 4H-SiC lapkán láthatók.
7. ábra: TSD-k sugárkövetési szimulációi 4H–SiC-ben és 6H–SiC-ben, bemutatva a diszlokációkat különböző Burger-vektorokkal és politípusokkal.
8. ábra: A 4H-SiC lapkákon a különböző típusú menetél-diszlokációk (TED-ek) legeltetési előfordulási gyakoriságú röntgen topológiai képeit mutatja be, valamint a sugárkövetési módszerrel szimulált TED topológiai képeket.
9. ábra: Különféle TED-típusok röntgen-visszaverődési topológiai képeit mutatja 4H-SiC lapkákon, valamint a szimulált TED kontrasztot.
10. ábra: Mutatja a kevert menetes diszlokációk (TMD) sugárkövetési szimulációs képeit meghatározott Burgers vektorokkal, valamint a kísérleti topológiai képeket.
11. ábra: Mutatja a 4H-SiC lapkák alapsíkbeli diszlokációinak (BPD-k) visszatükrözéses topológiai képeit, valamint a szimulált éldiszlokáció kontrasztképzésének sematikus diagramját.
12. ábra: A jobb oldali spirális BPD-k sugárkövetési szimulációs képeit mutatja különböző mélységekben, figyelembe véve a felületi relaxációt és a fotoelektromos abszorpciós hatásokat.
13. ábra: Mutatja a jobb oldali spirális BPD-k sugárkövetési szimulációs képeit különböző mélységekben, valamint a legeltetési előfordulási röntgen topológiai képeket.
14. ábra: A 4H-SiC lapkák bármely irányú alapsík-elmozdulásának sematikus diagramja, valamint a behatolási mélység meghatározása a vetítési hossz mérésével.
15. ábra: BPD-k kontrasztja különböző Burgers vektorokkal és vonalirányokkal a legeltetési előfordulási röntgen topológiai képeken, és a megfelelő sugárkövetési szimulációs eredmények.
16. ábra: A jobb oldali eltérített TSD sugárkövetési szimulációs képe a 4H-SiC lapkán és a legeltetési előfordulási röntgen topológiai kép látható.
17. ábra: A sugárkövetési szimuláció és az eltérített TSD kísérleti képe látható a 8°-os eltolású 4H-SiC lapkán.
18. ábra: Az eltérített TSD-k és TMD-k sugárkövetési szimulációs képei különböző Burgers vektorokkal, de azonos vonaliránysal láthatók.
19. ábra: A Frank-típusú diszlokációk sugárkövetési szimulációs képe és a megfelelő legeltetési előfordulási röntgen topológiai kép látható.
20. ábra: A 6H-SiC lapkán lévő mikrocső átvitt fehér nyalábú röntgen topológiai képe, valamint a sugárkövetési szimulációs kép látható.
21. ábra: A 6H-SiC tengelyirányban vágott mintájának legeltetési előfordulási monokromatikus röntgen topológiai képe és a BPD-k sugárkövetési szimulációs képe látható.
22. ábra: a BPD-k sugárkövetési szimulációs képeit mutatja 6H-SiC tengelyirányban vágott mintákban, különböző beesési szögekben.
23. ábra: a TED, TSD és TMD sugárkövetési szimulációs képeit mutatja 6H-SiC tengelyirányban vágott mintákban legeltetési beesési geometria mellett.
24. ábra: a 4H-SiC szelet izoklinikus vonalának különböző oldalain eltérített TSD-k röntgen topológiai képeit és a megfelelő sugárkövetési szimulációs képeket mutatja be.
Ez a cikk csak tudományos megosztásra szolgál. Ha bármilyen jogsértést észlel, kérjük, lépjen kapcsolatba velünk, hogy töröljük.
Feladás időpontja: 2024. június 18