Výzkum pozadí
Aplikační význam karbidu křemíku (SiC): Karbid křemíku jako polovodičový materiál se širokou pásmovou mezerou přitahuje velkou pozornost díky svým vynikajícím elektrickým vlastnostem (jako je větší bandgap, vyšší rychlost nasycení elektronů a tepelná vodivost). Díky těmto vlastnostem je široce používán ve výrobě vysokofrekvenčních, vysokoteplotních a vysoce výkonných zařízení, zejména v oblasti výkonové elektroniky.
Vliv krystalových defektů: Přes tyto výhody SiC zůstávají defekty v krystalech hlavním problémem, který brání vývoji vysoce výkonných zařízení. Tyto závady mohou způsobit snížení výkonu zařízení a ovlivnit spolehlivost zařízení.
Technologie rentgenového topologického zobrazování: Aby bylo možné optimalizovat růst krystalů a pochopit dopad defektů na výkon zařízení, je nutné charakterizovat a analyzovat konfiguraci defektů v krystalech SiC. Rentgenové topologické zobrazování (zejména pomocí svazků synchrotronového záření) se stalo důležitou charakterizační technikou, která může vytvářet obrazy vnitřní struktury krystalu s vysokým rozlišením.
Výzkumné nápady
Založeno na technologii simulace sledování paprsku: Článek navrhuje použití technologie simulace sledování paprsku založené na mechanismu orientačního kontrastu k simulaci kontrastu defektů pozorovaného na skutečných rentgenových topologických snímcích. Tato metoda se ukázala jako účinný způsob studia vlastností krystalových defektů v různých polovodičích.
Vylepšení simulační technologie: Aby bylo možné lépe simulovat různé dislokace pozorované v krystalech 4H-SiC a 6H-SiC, výzkumníci vylepšili technologii simulace sledování paprsků a začlenili účinky povrchové relaxace a fotoelektrické absorpce.
Obsah výzkumu
Analýza typu dislokací: Článek systematicky shrnuje charakterizaci různých typů dislokací (jako jsou šroubové dislokace, okrajové dislokace, smíšené dislokace, dislokace v bazální rovině a dislokace Frankova typu) v různých polytypech SiC (včetně 4H a 6H) pomocí sledování paprsků. simulační technologie.
Aplikace simulační technologie: Studuje se aplikace simulační technologie sledování paprsku v různých podmínkách paprsku, jako je topologie slabého paprsku a topologie rovinných vln, a také způsob určení efektivní hloubky průniku dislokací pomocí simulační technologie.
Kombinace experimentů a simulací: Porovnáním experimentálně získaných RTG topologických snímků se simulovanými snímky je ověřena přesnost simulační technologie při určování typu dislokace, Burgersova vektoru a prostorového rozložení dislokací v krystalu.
Závěry výzkumu
Efektivita simulační technologie: Studie ukazuje, že technologie simulace ray tracingu je jednoduchou, nedestruktivní a jednoznačnou metodou k odhalení vlastností různých typů dislokací v SiC a dokáže efektivně odhadnout efektivní hloubku průniku dislokací.
Analýza konfigurace 3D dislokací: Prostřednictvím simulační technologie lze provádět analýzu konfigurace 3D dislokací a měření hustoty, což je klíčové pro pochopení chování a vývoje dislokací během růstu krystalů.
Budoucí aplikace: Očekává se, že technologie simulace sledování paprsku bude dále aplikována na vysokoenergetickou topologii i na laboratorní rentgenovou topologii. Kromě toho lze tuto technologii také rozšířit na simulaci defektních charakteristik jiných polytypů (jako je 15R-SiC) nebo jiných polovodičových materiálů.
Přehled obrázku
Obr. 1: Schéma zapojení synchrotronového záření topologického zobrazování, včetně transmisní (Laue) geometrie, reverzní reflexe (Bragg) geometrie a geometrie dopadu pastvy. Tyto geometrie se používají hlavně pro záznam rentgenových topologických snímků.
2: Schematický diagram rentgenové difrakce deformované oblasti kolem dislokace šroubu Obr. Tento obrázek vysvětluje vztah mezi dopadajícím paprskem (s0) a difraktovaným paprskem (sg) s normálou místní difrakční roviny (n) a místním Braggovým úhlem (θB).
Obr. 3: Rentgenové topografické snímky zpětného odrazu mikropipet (MP) na 6H–SiC waferu a kontrast simulované šroubové dislokace (b = 6c) za stejných difrakčních podmínek.
Obr. 4: Dvojice mikrotrubek v topografickém snímku se zpětnou odrazností 6H–SiC destičky. Obrazy stejných MP s různými rozestupy a MP v opačných směrech jsou zobrazeny pomocí simulací sledování paprsků.
Obr. 5: Rentgenové topografické snímky výskytu pastvy dislokací šroubů s uzavřeným jádrem (TSD) na 4H–SiC destičce. Obrázky ukazují zvýšený kontrast hran.
Obr. 6: Simulace sledování dopadu pastvy Rentgenové topografické snímky levorukých a pravotočivých 1c TSD na 4H–SiC waferu.
Obr. 7: Jsou ukázány simulace sledování paprsků TSD v 4H–SiC a 6H–SiC, ukazující dislokace s různými Burgersovými vektory a polytypy.
Obr. 8: Ukazuje rentgenové topologické snímky výskytu pastvy různých typů dislokací hran vláken (TEDs) na 4H-SiC waferech a topologické snímky TED simulované pomocí metody sledování paprsků.
Obr. 9: Ukazuje topologické snímky RTG zpětného odrazu různých typů TED na 4H-SiC waferech a simulovaný kontrast TED.
Obr. 10: Ukazuje snímky simulace sledování paprsků smíšených závitových dislokací (TMD) se specifickými Burgersovými vektory a experimentální topologické snímky.
Obr. 11: Ukazuje topologické obrazy zpětného odrazu dislokací v bazální rovině (BPD) na 4H-SiC waferech a schematický diagram simulované tvorby kontrastu okrajových dislokací.
Obr. 12: Ukazuje snímky simulace sledování paprsků pravotočivých spirálových BPD v různých hloubkách s ohledem na povrchovou relaxaci a účinky fotoelektrické absorpce.
Obr. 13: Ukazuje snímky simulace sledování paprsků pravotočivých spirálových BPD v různých hloubkách a rentgenové topologické snímky dopadu pastvy.
Obr. 14: Ukazuje schematický diagram dislokací bazální roviny v libovolném směru na 4H-SiC waferech a jak určit hloubku průniku měřením délky projekce.
Obr. 15: Kontrast BPD s různými Burgersovými vektory a směry čar v rentgenových topologických snímcích dopadu pastvy a odpovídající výsledky simulace sledování paprsků.
Obr. 16: Simulační snímek ray tracingu pravostranně vychýleného TSD na 4H-SiC waferu a rentgenový topologický snímek dopadu pastvy.
Obr. 17: Simulace sledování paprsku a experimentální snímek vychýleného TSD na 8° offsetové 4H-SiC destičce.
Obr. 18: Jsou zobrazeny simulační snímky ray tracingu vychýlených TSD a TMD s různými Burgersovými vektory, ale stejným směrem čáry.
Obr. 19: Simulační snímek ray tracingu dislokací Frankova typu a odpovídající rentgenový topologický snímek dopadu pastvy.
Obr. 20: Je zobrazen rentgenový topologický snímek přeneseného bílého paprsku mikropipety na 6H-SiC waferu a snímek simulace sledování paprsku.
Obr. 21: Je zobrazen monochromatický rentgenový topologický snímek dopadu pastvy axiálně řezaného vzorku 6H-SiC a snímek simulace sledování paprsku BPD.
Obr. 22: ukazuje snímky simulace sledování paprsků BPD v 6H-SiC axiálně řezaných vzorcích pod různými úhly dopadu.
Obr. 23: ukazuje snímky simulace sledování paprsků TED, TSD a TMD v 6H-SiC axiálně řezaných vzorcích pod geometrií dopadu pastvy.
Obr. 24: ukazuje rentgenové topologické snímky vychýlených TSD na různých stranách izoklinické linie na 4H-SiC waferu a odpovídající snímky simulace sledování paprsků.
Tento článek je určen pouze pro akademické sdílení. Pokud dojde k nějakému porušení, kontaktujte nás, abychom jej odstranili.
Čas odeslání: 18. června 2024