Araştırma geçmişi
Silisyum karbürün (SiC) uygulama önemi: Geniş bant aralıklı bir yarı iletken malzeme olarak silisyum karbür, mükemmel elektriksel özelliklerinden (daha büyük bant aralığı, daha yüksek elektron doyma hızı ve termal iletkenlik gibi) dolayı büyük ilgi görmüştür. Bu özellikleri, özellikle güç elektroniği alanında, yüksek frekans, yüksek sıcaklık ve yüksek güçlü cihaz imalatında yaygın olarak kullanılmasını sağlar.
Kristal kusurlarının etkisi: SiC'nin bu avantajlarına rağmen kristallerdeki kusurlar, yüksek performanslı cihazların geliştirilmesini engelleyen önemli bir sorun olmaya devam etmektedir. Bu kusurlar cihaz performansının düşmesine neden olabilir ve cihazın güvenilirliğini etkileyebilir.
X-ışını topolojik görüntüleme teknolojisi: Kristal büyümesini optimize etmek ve kusurların cihaz performansı üzerindeki etkisini anlamak için SiC kristallerindeki kusur konfigürasyonunu karakterize etmek ve analiz etmek gerekir. X-ışını topolojik görüntüleme (özellikle sinkrotron radyasyon ışınlarını kullanarak), kristalin iç yapısının yüksek çözünürlüklü görüntülerini üretebilen önemli bir karakterizasyon tekniği haline gelmiştir.
Araştırma fikirleri
Işın izleme simülasyon teknolojisine dayalı: Makale, gerçek X-ışını topolojik görüntülerinde gözlemlenen kusur kontrastını simüle etmek için yönelim kontrast mekanizmasına dayalı ışın izleme simülasyon teknolojisinin kullanılmasını önermektedir. Bu yöntemin çeşitli yarı iletkenlerdeki kristal kusurlarının özelliklerini incelemenin etkili bir yolu olduğu kanıtlanmıştır.
Simülasyon teknolojisinin iyileştirilmesi: 4H-SiC ve 6H-SiC kristallerinde gözlemlenen farklı dislokasyonları daha iyi simüle etmek için araştırmacılar ışın izleme simülasyon teknolojisini geliştirdiler ve yüzey gevşemesi ve fotoelektrik absorpsiyonun etkilerini birleştirdiler.
Araştırma içeriği
Dislokasyon tipi analizi: Makale, ışın izlemeyi kullanarak farklı SiC politiplerinde (4H ve 6H dahil) farklı dislokasyon türlerinin (vidalı dislokasyonlar, kenar dislokasyonları, karışık dislokasyonlar, bazal düzlem dislokasyonları ve Frank tipi dislokasyonlar gibi) karakterizasyonunu sistematik olarak gözden geçirmektedir. simülasyon teknolojisi.
Simülasyon teknolojisinin uygulanması: Işın izleme simülasyon teknolojisinin zayıf ışın topolojisi ve düzlem dalga topolojisi gibi farklı ışın koşulları altında uygulanmasının yanı sıra, simülasyon teknolojisi aracılığıyla dislokasyonların etkili penetrasyon derinliğinin nasıl belirleneceği incelenmektedir.
Deney ve simülasyonların kombinasyonu: Deneysel olarak elde edilen X-ışını topolojik görüntüleri simüle edilmiş görüntülerle karşılaştırılarak, simülasyon teknolojisinin dislokasyon tipini, Burgers vektörünü ve kristaldeki dislokasyonların uzaysal dağılımını belirlemedeki doğruluğu doğrulanır.
Araştırma sonuçları
Simülasyon teknolojisinin etkinliği: Çalışma, ışın izleme simülasyon teknolojisinin, SiC'deki farklı dislokasyon türlerinin özelliklerini ortaya çıkarmak için basit, tahribatsız ve net bir yöntem olduğunu ve dislokasyonların etkili penetrasyon derinliğini etkili bir şekilde tahmin edebildiğini göstermektedir.
3D dislokasyon konfigürasyon analizi: Simülasyon teknolojisi sayesinde, kristal büyümesi sırasında dislokasyonların davranışını ve gelişimini anlamak için çok önemli olan 3D dislokasyon konfigürasyon analizi ve yoğunluk ölçümü gerçekleştirilebilir.
Gelecekteki uygulamalar: Işın izleme simülasyon teknolojisinin, laboratuvar tabanlı X-ışını topolojisinin yanı sıra yüksek enerjili topolojiye de uygulanması bekleniyor. Ek olarak bu teknoloji, diğer politiplerin (15R-SiC gibi) veya diğer yarı iletken malzemelerin kusur özelliklerinin simülasyonunu da kapsayacak şekilde genişletilebilir.
Şekil Genel Bakış
Şekil 1: İletim (Laue) geometrisi, ters yansıma (Bragg) geometrisi ve geçiş geliş geometrisi dahil olmak üzere senkrotron radyasyonu X-ışını topolojik görüntüleme kurulumunun şematik diyagramı. Bu geometriler esas olarak X-ışını topolojik görüntülerini kaydetmek için kullanılır.
Şekil 2: Vida çıkığı etrafındaki bozuk alanın X-ışını kırınımının şematik diyagramı. Bu şekil, gelen ışın (s0) ile kırılan ışın (sg) arasındaki ilişkiyi, yerel kırınım düzlemi normali (n) ve yerel Bragg açısı (θB) ile açıklamaktadır.
Şekil 3: 6H-SiC plaka üzerindeki mikropiplerin (MP'ler) arka yansımalı X-ışını topografi görüntüleri ve aynı kırınım koşulları altında simüle edilmiş bir vida çıkığının (b = 6c) kontrastı.
Şekil 4: 6H-SiC levhanın arka yansımalı topografya görüntüsündeki mikropipe çiftleri. Aynı MP'lerin farklı aralıklarla ve zıt yönlerdeki MP'lerin görüntüleri ışın izleme simülasyonları ile gösterilir.
Şekil 5: 4H-SiC levha üzerindeki kapalı çekirdekli vida çıkıklarının (TSD'ler) otlatma insidansı X-ışını topografi görüntüleri gösterilmektedir. Görüntülerde gelişmiş kenar kontrastı görülüyor.
Şekil 6: 4H-SiC levha üzerindeki sol ve sağ 1c TSD'lerin otlatma sıklığının ışın izleme simülasyonları X-ışını topografi görüntüleri gösterilmektedir.
Şekil 7: 4H-SiC ve 6H-SiC'deki TSD'lerin ışın izleme simülasyonları, farklı Burgers vektörleri ve politiplerle dislokasyonları gösteren şekilde gösterilmektedir.
Şekil 8: 4H-SiC plakalar üzerindeki farklı tipte diş kenarı dislokasyonlarının (TED'ler) otlatma insidansı X-ışını topolojik görüntülerini ve ışın izleme yöntemi kullanılarak simüle edilen TED topolojik görüntülerini gösterir.
Şekil 9: 4H-SiC levhalar üzerindeki çeşitli TED türlerinin X-ışını geri yansıma topolojik görüntülerini ve simüle edilmiş TED kontrastını gösterir.
Şekil 10: Belirli Burgers vektörleri ile karışık iş parçacığı dislokasyonlarının (TMD'ler) ışın izleme simülasyon görüntülerini ve deneysel topolojik görüntüleri gösterir.
Şekil 11: 4H-SiC plakalar üzerindeki bazal düzlem dislokasyonlarının (BPD'ler) geri yansıma topolojik görüntülerini ve simüle edilmiş kenar dislokasyonu kontrast oluşumunun şematik diyagramını gösterir.
Şekil 12: Yüzey gevşemesi ve fotoelektrik soğurma etkileri dikkate alınarak farklı derinliklerdeki sağ el sarmal BPD'lerin ışın izleme simülasyon görüntülerini gösterir.
Şekil 13: Sağ el sarmal BPD'lerin farklı derinliklerdeki ışın izleme simülasyon görüntülerini ve otlatma insidansı X-ışını topolojik görüntülerini gösterir.
Şekil 14: 4H-SiC plakalar üzerindeki herhangi bir yöndeki bazal düzlem dislokasyonlarının şematik diyagramını ve projeksiyon uzunluğunu ölçerek penetrasyon derinliğinin nasıl belirleneceğini gösterir.
Şekil 15: Otlatma insidansı X-ışını topolojik görüntülerinde BPD'lerin farklı Burgers vektörleri ve çizgi yönleriyle kontrastı ve karşılık gelen ışın izleme simülasyon sonuçları.
Şekil 16: 4H-SiC levha üzerindeki sağ saptırılmış TSD'nin ışın izleme simülasyon görüntüsü ve otlatma insidansı X-ışını topolojik görüntüsü gösterilmektedir.
Şekil 17: 8° ofset 4H-SiC levha üzerindeki saptırılmış TSD'nin ışın izleme simülasyonu ve deneysel görüntüsü gösterilmektedir.
Şekil 18: Farklı Burgers vektörlerine sahip ancak aynı çizgi yönüne sahip saptırılmış TSD ve TMD'lerin ışın izleme simülasyon görüntüleri gösterilmektedir.
Şekil 19: Frank tipi dislokasyonların ışın izleme simülasyon görüntüsü ve karşılık gelen otlatma insidansı X-ışını topolojik görüntüsü gösterilmektedir.
Şekil 20: 6H-SiC levha üzerindeki mikropipenin iletilen beyaz ışın X-ışını topolojik görüntüsü ve ışın izleme simülasyon görüntüsü gösterilmektedir.
Şekil 21: 6H-SiC'nin eksenel olarak kesilmiş örneğinin otlatma insidansı monokromatik X-ışını topolojik görüntüsü ve BPD'lerin ışın izleme simülasyon görüntüsü gösterilmektedir.
Şekil 22: 6H-SiC eksenel olarak kesilmiş numunelerdeki BPD'lerin farklı geliş açılarında ışın izleme simülasyon görüntülerini gösterir.
Şekil 23: Otlatma geliş geometrisi altında 6H-SiC eksenel olarak kesilmiş numunelerdeki TED, TSD ve TMD'lerin ışın izleme simülasyon görüntülerini gösterir.
Şekil 24: 4H-SiC levha üzerindeki izoklinik çizginin farklı taraflarındaki saptırılmış TSD'lerin X-ışını topolojik görüntülerini ve karşılık gelen ışın izleme simülasyon görüntülerini gösterir.
Bu makale yalnızca akademik paylaşım amaçlıdır. Herhangi bir ihlal varsa, silmek için lütfen bizimle iletişime geçin.
Gönderim zamanı: Haziran-18-2024