Latar belakang penyelidikan
Kepentingan aplikasi silikon karbida (SiC): Sebagai bahan semikonduktor celah jalur lebar, silikon karbida telah menarik banyak perhatian kerana sifat elektriknya yang sangat baik (seperti celah jalur yang lebih besar, halaju tepu elektron yang lebih tinggi dan kekonduksian terma). Ciri-ciri ini menjadikannya digunakan secara meluas dalam pembuatan peranti frekuensi tinggi, suhu tinggi dan berkuasa tinggi, terutamanya dalam bidang elektronik kuasa.
Pengaruh kecacatan kristal: Walaupun kelebihan SiC ini, kecacatan pada kristal kekal sebagai masalah utama yang menghalang pembangunan peranti berprestasi tinggi. Kecacatan ini boleh menyebabkan kemerosotan prestasi peranti dan menjejaskan kebolehpercayaan peranti.
Teknologi pengimejan topologi sinar-X: Untuk mengoptimumkan pertumbuhan kristal dan memahami kesan kecacatan pada prestasi peranti, adalah perlu untuk mencirikan dan menganalisis konfigurasi kecacatan dalam kristal SiC. Pengimejan topologi sinar-X (terutamanya menggunakan pancaran sinaran synchrotron) telah menjadi teknik pencirian penting yang boleh menghasilkan imej resolusi tinggi struktur dalaman kristal.
Idea penyelidikan
Berdasarkan teknologi simulasi pengesanan sinar: Artikel ini mencadangkan penggunaan teknologi simulasi pengesanan sinar berdasarkan mekanisme kontras orientasi untuk mensimulasikan kontras kecacatan yang diperhatikan dalam imej topologi sinar-X sebenar. Kaedah ini telah terbukti sebagai cara yang berkesan untuk mengkaji sifat kecacatan kristal dalam pelbagai semikonduktor.
Penambahbaikan teknologi simulasi: Untuk mensimulasikan dengan lebih baik kehelan berbeza yang diperhatikan dalam hablur 4H-SiC dan 6H-SiC, penyelidik menambah baik teknologi simulasi pengesanan sinar dan menggabungkan kesan kelonggaran permukaan dan penyerapan fotoelektrik.
Kandungan penyelidikan
Analisis jenis kehelan: Artikel ini mengkaji secara sistematik pencirian pelbagai jenis kehelan (seperti kehelan skru, kehelan tepi, kehelan campuran, kehelan satah basal dan kehelan jenis Frank) dalam politaip SiC yang berbeza (termasuk 4H dan 6H) menggunakan pengesanan sinar teknologi simulasi.
Aplikasi teknologi simulasi: Aplikasi teknologi simulasi pengesanan sinar di bawah keadaan rasuk yang berbeza seperti topologi rasuk lemah dan topologi gelombang satah, serta cara menentukan kedalaman penembusan berkesan kehelan melalui teknologi simulasi dikaji.
Gabungan eksperimen dan simulasi: Dengan membandingkan imej topologi sinar-X yang diperoleh secara eksperimen dengan imej simulasi, ketepatan teknologi simulasi dalam menentukan jenis kehelan, vektor Burger dan taburan ruang kehelan dalam kristal disahkan.
Kesimpulan penyelidikan
Keberkesanan teknologi simulasi: Kajian menunjukkan bahawa teknologi simulasi pengesanan sinar adalah kaedah yang mudah, tidak memusnahkan dan tidak jelas untuk mendedahkan sifat-sifat pelbagai jenis kehelan dalam SiC dan boleh menganggarkan kedalaman penembusan berkesan kehelan dengan berkesan.
Analisis konfigurasi kehelan 3D: Melalui teknologi simulasi, analisis konfigurasi kehelan 3D dan pengukuran ketumpatan boleh dilakukan, yang penting untuk memahami tingkah laku dan evolusi kehelan semasa pertumbuhan kristal.
Aplikasi masa hadapan: Teknologi simulasi pengesanan sinar dijangka akan terus digunakan pada topologi tenaga tinggi serta topologi sinar-X berasaskan makmal. Di samping itu, teknologi ini juga boleh diperluaskan kepada simulasi ciri kecacatan politip lain (seperti 15R-SiC) atau bahan semikonduktor lain.
Gambaran Keseluruhan Rajah
Rajah 1: Gambarajah skematik persediaan pengimejan topologi sinar-X sinaran segerak, termasuk geometri penghantaran (Laue), geometri pantulan terbalik (Bragg), dan geometri kejadian ragut. Geometri ini digunakan terutamanya untuk merakam imej topologi sinar-X.
Rajah 2: Gambar rajah skema pembelauan sinar-X bagi kawasan herot di sekeliling kehelan skru. Angka ini menerangkan hubungan antara rasuk tuju (s0) dan rasuk terbias (sg) dengan satah pembelauan tempatan normal (n) dan sudut Bragg tempatan (θB).
Rajah 3: Imej topografi sinar-X pantulan belakang mikropaip (MP) pada wafer 6H–SiC dan kontras kehelan skru simulasi (b = 6c) di bawah keadaan pembelauan yang sama.
Rajah 4: Mikropaip berpasangan dalam imej topografi pantulan belakang wafer 6H–SiC. Imej Ahli Parlimen yang sama dengan jarak yang berbeza dan Ahli Parlimen dalam arah bertentangan ditunjukkan oleh simulasi pengesanan sinar.
Rajah 5: Gambar topografi sinar-X kejadian ragut bagi kehelan skru teras tertutup (TSD) pada wafer 4H–SiC ditunjukkan. Imej menunjukkan kontras tepi yang dipertingkatkan.
Rajah 6: Simulasi pengesanan sinar kejadian ragut Imej topografi sinar-X bagi TSD 1c kidal dan tangan kanan pada wafer 4H–SiC ditunjukkan.
Rajah 7: Simulasi pengesanan sinar TSD dalam 4H–SiC dan 6H–SiC ditunjukkan, menunjukkan kehelan dengan vektor dan politaip Burger yang berbeza.
Rajah 8: Menunjukkan kejadian ragut imej topologi sinar-X pelbagai jenis kehelan tepi benang (TED) pada wafer 4H-SiC, dan imej topologi TED yang disimulasikan menggunakan kaedah pengesanan sinar.
Rajah 9: Menunjukkan imej topologi pantulan belakang sinar-X pelbagai jenis TED pada wafer 4H-SiC, dan kontras TED simulasi.
Rajah 10: Menunjukkan imej simulasi pengesanan sinar bagi kehelan benang bercampur (TMD) dengan vektor Burger tertentu dan imej topologi eksperimen.
Rajah 11: Menunjukkan imej topologi pantulan belakang kehelan satah basal (BPD) pada wafer 4H-SiC, dan gambar rajah skema pembentukan kontras kehelan tepi simulasi.
Rajah 12: Menunjukkan imej simulasi pengesanan sinar bagi BPD heliks tangan kanan pada kedalaman yang berbeza dengan mengambil kira kelonggaran permukaan dan kesan penyerapan fotoelektrik.
Rajah 13: Menunjukkan imej simulasi pengesanan sinar bagi BPD heliks tangan kanan pada kedalaman yang berbeza, dan imej topologi sinar-X kejadian ragut.
Rajah 14: Menunjukkan gambarajah skema terkehel satah asas dalam sebarang arah pada wafer 4H-SiC, dan cara menentukan kedalaman penembusan dengan mengukur panjang unjuran.
Rajah 15: Perbezaan BPD dengan vektor Burger yang berbeza dan arah garisan dalam imej topologi sinar-X kejadian ragut, dan hasil simulasi pengesanan sinar yang sepadan.
Rajah 16: Imej simulasi pengesanan sinar bagi TSD terpesong tangan kanan pada wafer 4H-SiC, dan imej topologi sinar-X kejadian ragut ditunjukkan.
Rajah 17: Simulasi pengesanan sinar dan imej eksperimen bagi TSD terpesong pada wafer 4H-SiC mengimbangi 8° ditunjukkan.
Rajah 18: Imej simulasi pengesanan sinar bagi TSD dan TMD terpesong dengan vektor Burger berbeza tetapi arah garisan yang sama ditunjukkan.
Rajah 19: Imej simulasi pengesanan sinar bagi kehelan jenis Frank, dan imej topologi sinar-X kejadian ragut yang sepadan ditunjukkan.
Rajah 20: Imej topologi sinar-X sinar putih yang dipancarkan bagi mikropaip pada wafer 6H-SiC, dan imej simulasi pengesanan sinar ditunjukkan.
Rajah 21: Imej topologi sinar-X monokromatik kejadian ragut bagi sampel potong paksi 6H-SiC, dan imej simulasi pengesanan sinar bagi BPD ditunjukkan.
Rajah 22: menunjukkan imej simulasi pengesanan sinar BPD dalam sampel potong paksi 6H-SiC pada sudut kejadian yang berbeza.
Rajah 23: menunjukkan imej simulasi pengesanan sinar TED, TSD dan TMD dalam sampel potong paksi 6H-SiC di bawah geometri kejadian ragut.
Rajah 24: menunjukkan imej topologi sinar-X bagi TSD terpesong pada sisi berlainan garisan isoclinic pada wafer 4H-SiC, dan imej simulasi pengesanan sinar yang sepadan.
Artikel ini hanya untuk perkongsian akademik. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.
Masa siaran: Jun-18-2024