Изследователски фон
Значение на приложението на силициевия карбид (SiC): Като полупроводников материал с широка забранена зона, силициевият карбид привлече много внимание поради отличните си електрически свойства (като по-голяма забранена зона, по-висока скорост на насищане на електрони и топлопроводимост). Тези свойства го правят широко използван при производството на високочестотни, високотемпературни и мощни устройства, особено в областта на силовата електроника.
Влияние на кристалните дефекти: Въпреки тези предимства на SiC, дефектите в кристалите остават основен проблем, възпрепятстващ разработването на устройства с висока производителност. Тези дефекти могат да причинят влошаване на производителността на устройството и да повлияят на надеждността на устройството.
Технология за рентгеново топологично изобразяване: За да се оптимизира растежа на кристалите и да се разбере влиянието на дефектите върху производителността на устройството, е необходимо да се характеризира и анализира конфигурацията на дефектите в SiC кристалите. Рентгеновото топологично изображение (особено с помощта на синхротронни радиационни лъчи) се превърна във важна техника за характеризиране, която може да създаде изображения с висока разделителна способност на вътрешната структура на кристала.
Изследователски идеи
Въз основа на технология за симулация на проследяване на лъчи: Статията предлага използването на технология за симулация на проследяване на лъчи, базирана на механизма за контраст на ориентацията, за да симулира контраста на дефекта, наблюдаван в действителни рентгенови топологични изображения. Доказано е, че този метод е ефективен начин за изследване на свойствата на кристалните дефекти в различни полупроводници.
Подобряване на технологията за симулация: За да симулират по-добре различните дислокации, наблюдавани в кристалите 4H-SiC и 6H-SiC, изследователите подобриха технологията за симулация на проследяване на лъчи и включиха ефектите на повърхностна релаксация и фотоелектрична абсорбция.
Изследователско съдържание
Анализ на типа дислокация: Статията систематично преглежда характеризирането на различни видове дислокации (като винтови дислокации, ръбови дислокации, смесени дислокации, дислокации в базалната равнина и дислокации от тип Франк) в различни политипове на SiC (включително 4H и 6H), използвайки проследяване на лъчи симулационна технология.
Приложение на симулационна технология: Изучава се прилагането на симулационна технология за проследяване на лъчи при различни условия на лъча, като топология на слаб лъч и топология на плоска вълна, както и как да се определи ефективната дълбочина на проникване на дислокации чрез симулационна технология.
Комбинация от експерименти и симулации: Чрез сравняване на експериментално получените рентгенови топологични изображения със симулираните изображения се проверява точността на симулационната технология при определяне на типа дислокация, вектора на Бюргерс и пространственото разпределение на дислокациите в кристала.
Изводи от изследването
Ефективност на технологията за симулация: Проучването показва, че технологията за симулация на проследяване на лъчи е прост, неразрушителен и недвусмислен метод за разкриване на свойствата на различни типове дислокации в SiC и може ефективно да оцени ефективната дълбочина на проникване на дислокациите.
3D анализ на конфигурацията на дислокация: Чрез симулационна технология може да се извърши 3D анализ на конфигурация на дислокация и измерване на плътността, което е от решаващо значение за разбирането на поведението и еволюцията на дислокациите по време на растежа на кристала.
Бъдещи приложения: Технологията за симулиране на проследяване на лъчи се очаква да бъде допълнително приложена към високоенергийна топология, както и базирана на лаборатория рентгенова топология. В допълнение, тази технология може да бъде разширена и за симулиране на дефектни характеристики на други политипове (като 15R-SiC) или други полупроводникови материали.
Преглед на фигурата
Фигура 1: Схематична диаграма на настройка за рентгеново топологично изображение на синхротронно лъчение, включително геометрия на предаване (Laue), геометрия на обратно отражение (Bragg) и геометрия на падане на трева. Тези геометрии се използват главно за запис на рентгенови топологични изображения.
Фиг. 2: Схематична диаграма на рентгенова дифракция на изкривената зона около винтовата дислокация. Тази фигура обяснява връзката между падащия лъч (s0) и дифракционния лъч (sg) с нормалата на локалната равнина на дифракция (n) и локалния ъгъл на Браг (θB).
Фигура 3: Рентгенови топографски изображения с обратно отражение на микротръби (MPs) върху пластина 6H–SiC и контраст на симулирана винтова дислокация (b = 6c) при същите условия на дифракция.
Фигура 4: Двойки микротръби в топографско изображение с обратно отражение на пластина 6H–SiC. Изображения на едни и същи MP с различни разстояния и MP в противоположни посоки се показват чрез симулации на проследяване на лъчи.
Фигура 5: Показани са рентгенови топографски изображения на падане на паша на винтови дислокации със затворена сърцевина (TSD) върху 4H–SiC пластина. Изображенията показват подобрен контраст на ръбовете.
Фигура 6: Показани са симулации за проследяване на лъчи на рентгенови топографски изображения на лява и дясна 1c TSD върху 4H–SiC пластина.
Фигура 7: Показани са симулации за проследяване на лъчи на TSD в 4H–SiC и 6H–SiC, показващи дислокации с различни вектори и политипове на Burgers.
Фигура 8: Показва рентгенови топологични изображения на падане на падане на различни типове резбови ръбови дислокации (TEDs) върху 4H-SiC пластини и топологични изображения на TED, симулирани с помощта на метода за проследяване на лъчи.
Фигура 9: Показва рентгенови топологични изображения с обратно отражение на различни типове TED върху 4H-SiC пластини и симулирания TED контраст.
Фигура 10: Показва симулационни изображения за проследяване на лъчи на дислокации със смесени нишки (TMDs) със специфични вектори на Burgers и експериментални топологични изображения.
Фигура 11: Показва топологични изображения с обратно отражение на дислокации в базална равнина (BPDs) върху 4H-SiC пластини и схематична диаграма на симулираното образуване на контраст на дислокация на ръба.
Фигура 12: Показва симулационни изображения за проследяване на лъчи на десни спирални BPD на различни дълбочини, като се вземат предвид ефектите на повърхностна релаксация и фотоелектрична абсорбция.
Фигура 13: Показва симулационни изображения за проследяване на лъчи на десни спирални BPDs на различни дълбочини и рентгенови топологични изображения на падане на паша.
Фигура 14: Показва схематичната диаграма на дислокациите в базалната равнина във всяка посока върху 4H-SiC пластини и как да се определи дълбочината на проникване чрез измерване на дължината на проекцията.
Фигура 15: Контрастът на BPD с различни вектори на Burgers и посоки на линиите в рентгенови топологични изображения на падане на паша и съответните резултати от симулация на проследяване на лъчи.
Фигура 16: Показано е симулационно изображение за проследяване на лъчи на дясно отклонен TSD върху пластина 4H-SiC и рентгеново топологично изображение на падане на треска.
Фигура 17: Показани са симулация на проследяване на лъчи и експериментално изображение на отклонения TSD върху 8° изместена 4H-SiC пластина.
Фигура 18: Показани са симулационните изображения за проследяване на лъчи на отклонените TSD и TMD с различни вектори на Burgers, но една и съща посока на линията.
Фигура 19: Показано е симулационното изображение на проследяване на лъчи на дислокации от тип Франк и съответното рентгеново топологично изображение на падане на окосяване.
Фигура 20: Показани са рентгеново топологично изображение на предавания бял лъч на микротръбата върху пластината 6H-SiC и симулационното изображение за проследяване на лъчи.
Фигура 21: Показани са монохроматично рентгеново топологично изображение на падане на падане на аксиално изрязана проба от 6H-SiC и симулационно изображение за проследяване на лъчи на BPD.
Фигура 22: показва симулационни изображения за проследяване на лъчи на BPD в 6H-SiC аксиално изрязани проби при различни ъгли на падане.
Фигура 23: показва симулационни изображения за проследяване на лъчи на TED, TSD и TMD в 6H-SiC аксиално изрязани проби при геометрия на падане на трева.
Фигура 24: показва рентгеновите топологични изображения на отклонени TSDs от различни страни на изоклинната линия на 4H-SiC пластина и съответните симулационни изображения за проследяване на лъчи.
Тази статия е само за академично споделяне. Ако има някакво нарушение, моля свържете се с нас, за да го изтрием.
Време на публикуване: 18 юни 2024 г