Raziskovalno ozadje
Pomen uporabe silicijevega karbida (SiC): Silicijev karbid je kot polprevodniški material s širokim pasovnim razmikom pritegnil veliko pozornosti zaradi svojih odličnih električnih lastnosti (kot so večji pasovni razmik, višja hitrost nasičenja z elektroni in toplotna prevodnost). Zaradi teh lastnosti se široko uporablja pri izdelavi visokofrekvenčnih, visokotemperaturnih in močnostnih naprav, zlasti na področju močnostne elektronike.
Vpliv kristalnih napak: Kljub tem prednostim SiC ostajajo napake v kristalih velik problem, ki ovira razvoj visoko zmogljivih naprav. Te napake lahko povzročijo poslabšanje delovanja naprave in vplivajo na zanesljivost naprave.
Tehnologija rentgenskega topološkega slikanja: Da bi optimizirali rast kristalov in razumeli vpliv napak na delovanje naprave, je treba opisati in analizirati konfiguracijo napak v kristalih SiC. Rentgensko topološko slikanje (zlasti z uporabo žarkov sinhrotronskega sevanja) je postalo pomembna tehnika karakterizacije, ki lahko proizvede visokoločljive slike notranje strukture kristala.
Raziskovalne ideje
Na podlagi tehnologije simulacije sledenja žarkom: Članek predlaga uporabo tehnologije simulacije sledenja žarkom, ki temelji na orientacijskem kontrastnem mehanizmu, za simulacijo kontrasta napak, opaženega na dejanskih rentgenskih topoloških slikah. Ta metoda se je izkazala za učinkovit način za preučevanje lastnosti kristalnih defektov v različnih polprevodnikih.
Izboljšanje tehnologije simulacije: Da bi bolje simulirali različne dislokacije, opažene v kristalih 4H-SiC in 6H-SiC, so raziskovalci izboljšali tehnologijo simulacije sledenja žarkom in vključili učinke površinske relaksacije in fotoelektrične absorpcije.
Raziskovalna vsebina
Analiza vrste dislokacij: Članek sistematično pregleduje karakterizacijo različnih vrst dislokacij (kot so vijačne dislokacije, robne dislokacije, mešane dislokacije, dislokacije bazalne ravnine in dislokacije tipa Frank) v različnih politipih SiC (vključno s 4H in 6H) z uporabo sledenja žarkom. simulacijsko tehnologijo.
Uporaba simulacijske tehnologije: Preučuje se uporaba simulacijske tehnologije sledenja žarkom pri različnih pogojih žarka, kot sta topologija šibkega žarka in topologija ravnih valov, ter kako s simulacijsko tehnologijo določiti učinkovito globino prodiranja dislokacij.
Kombinacija eksperimentov in simulacij: S primerjavo eksperimentalno dobljenih rentgenskih topoloških slik s simuliranimi slikami se preveri natančnost simulacijske tehnologije pri določanju tipa dislokacije, Burgersovega vektorja in prostorske porazdelitve dislokacij v kristalu.
Zaključki raziskave
Učinkovitost simulacijske tehnologije: Študija kaže, da je tehnologija simulacije sledenja žarkom preprosta, nedestruktivna in nedvoumna metoda za razkrivanje lastnosti različnih vrst dislokacij v SiC in lahko učinkovito oceni efektivno globino prodiranja dislokacij.
Analiza 3D konfiguracije dislokacij: S simulacijsko tehnologijo je mogoče izvesti analizo 3D konfiguracije dislokacij in merjenje gostote, kar je ključnega pomena za razumevanje obnašanja in razvoja dislokacij med rastjo kristalov.
Prihodnje aplikacije: Pričakuje se, da se bo tehnologija simulacije sledenja žarkom še naprej uporabljala za visokoenergijsko topologijo in laboratorijsko zasnovano rentgensko topologijo. Poleg tega je to tehnologijo mogoče razširiti tudi na simulacijo značilnosti napak drugih politipov (kot je 15R-SiC) ali drugih polprevodniških materialov.
Slika Pregled
Slika 1: Shematski diagram postavitve rentgenskega topološkega slikanja s sinhrotronskim sevanjem, vključno z geometrijo prenosa (Laue), geometrijo povratnega odboja (Bragg) in geometrijo vpada paše. Te geometrije se uporabljajo predvsem za snemanje rentgenskih topoloških slik.
Slika 2: Shematski diagram rentgenske difrakcije popačenega območja okoli vijačne dislokacije. Ta slika pojasnjuje razmerje med vpadnim žarkom (s0) in difrakcijskim žarkom (sg) z lokalno normalo uklonske ravnine (n) in lokalnim Braggovim kotom (θB).
Slika 3: Slike rentgenske topografije povratnega odboja mikrocevi (MP) na rezini 6H–SiC in kontrast simulirane vijačne dislokacije (b = 6c) pri enakih difrakcijskih pogojih.
Slika 4: Pari mikrocevi na povratni odsevni topografski sliki rezine 6H–SiC. Slike istih MP z različnimi razmiki in MP v nasprotnih smereh so prikazane s simulacijami sledenja žarkom.
Slika 5: Prikazane so rentgenske topografske slike vijačnih dislokacij z zaprtim jedrom (TSD) na 4H–SiC rezini. Slike kažejo izboljšan kontrast robov.
Slika 6: Prikazane so simulacije sledenja žarkom rentgenske topografske slike vpada paše levo- in desnosučnih 1c TSD na rezini 4H–SiC.
Slika 7: Prikazane so simulacije sledenja žarkom TSD v 4H–SiC in 6H–SiC, ki prikazujejo dislokacije z različnimi Burgersovimi vektorji in politipi.
Slika 8: Prikazuje rentgenske topološke slike vpadnega padca različnih vrst navojnih robnih dislokacij (TED) na rezinah 4H-SiC in topološke slike TED, simulirane z metodo sledenja žarkom.
Slika 9: prikazuje topološke slike povratnega odboja rentgenskih žarkov različnih vrst TED na rezinah 4H-SiC in simulirani kontrast TED.
Slika 10: Prikazuje slike simulacije sledenja žarkom dislokacij mešanih navojev (TMD) s posebnimi Burgersovimi vektorji in eksperimentalne topološke slike.
Slika 11: prikazuje povratne odbojne topološke slike dislokacij bazalne ravnine (BPD) na 4H-SiC rezinah in shematski diagram simulirane tvorbe kontrasta robnih dislokacij.
Slika 12: Prikazuje slike simulacije sledenja žarkom desnosučnih vijačnih BPD na različnih globinah ob upoštevanju površinske sprostitve in učinkov fotoelektrične absorpcije.
Slika 13: Prikazuje slike simulacije sledenja žarkom desnosučnih vijačnih BPD na različnih globinah in rentgenske topološke slike vpada paše.
Slika 14: Prikazuje shematski diagram dislokacij bazalne ravnine v kateri koli smeri na 4H-SiC rezinah in kako določiti globino prodiranja z merjenjem dolžine projekcije.
Slika 15: Kontrast BPD-jev z različnimi Burgersovimi vektorji in smermi črt na rentgenskih topoloških slikah vpada paše in ustrezni rezultati simulacije sledenja žarkom.
Slika 16: Prikazana je slika simulacije sledenja žarkom desnosučno odklonjenega TSD na rezini 4H-SiC in rentgenska topološka slika vpada paše.
Slika 17: Prikazana je simulacija sledenja žarkom in eksperimentalna slika odklonjene TSD na 4H-SiC rezini z zamikom 8°.
Slika 18: Prikazane so slike simulacije sledenja žarkom odklonjenih TSD in TMD z različnimi Burgersovimi vektorji, vendar z isto smerjo črte.
Slika 19: Prikazana je slika simulacije sledenja žarkom dislokacij Frankovega tipa in ustrezna rentgenska topološka slika vpada paše.
Slika 20: Prikazana sta rentgenska topološka slika mikrocevi na 6H-SiC rezini s prepuščenim belim žarkom in slika simulacije sledenja žarkom.
Slika 21: Prikazana je monokromatska rentgenska topološka slika vpadanja paše aksialno odrezanega vzorca 6H-SiC in slika simulacije sledenja žarkom BPD-jev.
Slika 22: prikazuje slike simulacije sledenja žarkom BPD-jev v aksialno rezanih vzorcih 6H-SiC pri različnih vpadnih kotih.
Slika 23: prikazuje slike simulacije sledenja žarkom TED, TSD in TMD v aksialno rezanih vzorcih 6H-SiC pod geometrijo vpada paše.
Slika 24: prikazuje rentgenske topološke slike odklonjenih TSD na različnih straneh izoklinične črte na rezini 4H-SiC in ustrezne slike simulacije sledenja žarkom.
Ta članek je samo za akademsko skupno rabo. Če pride do kakršne koli kršitve, se obrnite na nas, da jo izbrišemo.
Čas objave: 18. junij 2024