Context de cercetare
Importanța aplicării carburii de siliciu (SiC): Ca material semiconductor cu bandă interzisă largă, carbura de siliciu a atras multă atenție datorită proprietăților sale electrice excelente (cum ar fi banda interzisă mai mare, viteza mai mare de saturație a electronilor și conductivitate termică). Aceste proprietăți îl fac pe scară largă în fabricarea dispozitivelor de înaltă frecvență, temperatură și putere mare, în special în domeniul electronicii de putere.
Influența defectelor cristalelor: În ciuda acestor avantaje ale SiC, defectele cristalelor rămân o problemă majoră care împiedică dezvoltarea dispozitivelor de înaltă performanță. Aceste defecte pot cauza degradarea performanței dispozitivului și pot afecta fiabilitatea acestuia.
Tehnologia imagistică topologică cu raze X: Pentru a optimiza creșterea cristalelor și a înțelege impactul defectelor asupra performanței dispozitivului, este necesar să se caracterizeze și să se analizeze configurația defectelor în cristalele de SiC. Imagistica topologică cu raze X (în special folosind fascicule de radiații sincrotron) a devenit o tehnică importantă de caracterizare care poate produce imagini de înaltă rezoluție ale structurii interne a cristalului.
Idei de cercetare
Bazat pe tehnologia de simulare a urmăririi razelor: articolul propune utilizarea tehnologiei de simulare a urmăririi razelor bazată pe mecanismul de contrast de orientare pentru a simula contrastul defectului observat în imaginile topologice cu raze X reale. Această metodă s-a dovedit a fi o modalitate eficientă de a studia proprietățile defectelor cristalului în diverși semiconductori.
Îmbunătățirea tehnologiei de simulare: Pentru a simula mai bine diferitele dislocații observate în cristalele 4H-SiC și 6H-SiC, cercetătorii au îmbunătățit tehnologia de simulare a urmăririi razelor și au încorporat efectele relaxării suprafeței și absorbției fotoelectrice.
Conținut de cercetare
Analiza tipului de luxație: articolul revizuiește în mod sistematic caracterizarea diferitelor tipuri de luxații (cum ar fi luxațiile șuruburilor, luxațiile marginilor, luxațiile mixte, luxațiile planului bazal și luxațiile de tip Frank) în diferite politipuri de SiC (inclusiv 4H și 6H) folosind trasarea razelor. tehnologie de simulare.
Aplicarea tehnologiei de simulare: Se studiază aplicarea tehnologiei de simulare a urmăririi razelor în diferite condiții de fascicul, cum ar fi topologia fasciculului slab și topologia undelor plane, precum și modul de determinare a adâncimii efective de penetrare a dislocațiilor prin tehnologia de simulare.
Combinație de experimente și simulări: Prin compararea imaginilor topologice cu raze X obținute experimental cu imaginile simulate, se verifică acuratețea tehnologiei de simulare în determinarea tipului de dislocare, a vectorului Burgers și a distribuției spațiale a dislocațiilor în cristal.
Concluziile cercetării
Eficacitatea tehnologiei de simulare: Studiul arată că tehnologia de simulare a urmăririi razelor este o metodă simplă, nedistructivă și lipsită de ambiguitate pentru a dezvălui proprietățile diferitelor tipuri de dislocații în SiC și poate estima în mod eficient adâncimea efectivă de penetrare a dislocațiilor.
Analiza configurației dislocației 3D: Prin tehnologia de simulare, se pot realiza analiza configurației dislocației 3D și măsurarea densității, ceea ce este crucial pentru înțelegerea comportamentului și evoluției dislocațiilor în timpul creșterii cristalelor.
Aplicații viitoare: tehnologia de simulare a urmăririi razelor este de așteptat să fie aplicată în continuare topologiei de înaltă energie, precum și topologiei cu raze X bazate pe laborator. În plus, această tehnologie poate fi extinsă și la simularea caracteristicilor defectelor altor politipuri (cum ar fi 15R-SiC) sau altor materiale semiconductoare.
Prezentare generală a figurii
Fig. 1: Diagrama schematică a configurației imagistice topologice cu raze X cu radiații sincrotron, incluzând geometria transmisiei (Laue), geometria reflexiei inverse (Bragg) și geometria incidenței de pășunat. Aceste geometrii sunt utilizate în principal pentru înregistrarea imaginilor topologice cu raze X.
Fig. 2: Schema schematică a difracției de raze X a zonei distorsionate din jurul dislocației șurubului. Această figură explică relația dintre fasciculul incident (s0) și fasciculul difractat (sg) cu normala planului local de difracție (n) și unghiul Bragg local (θB).
Fig. 3: Imagini de topografie cu raze X cu reflexie inversă ale microțevilor (MP) pe o placă 6H-SiC și contrastul unei dislocare simulată a șurubului (b = 6c) în aceleași condiții de difracție.
Fig. 4: Perechi de microțevi într-o imagine topografică cu reflexie inversă a unei plăci 6H-SiC. Imaginile acelorași MP cu distanțe diferite și MP în direcții opuse sunt afișate prin simulări de ray tracing.
Fig. 5: Sunt prezentate imagini topografice cu raze X cu incidență de pășunat ale dislocațiilor șuruburilor cu miez închis (TSD) pe o placă 4H-SiC. Imaginile arată un contrast îmbunătățit la margini.
Fig. 6: Simulări de trasare de raze ale incidenței pășunatului sunt prezentate imagini topografice cu raze X ale TSD-urilor 1c pentru stânga și dreapta pe o napolitană 4H–SiC.
Fig. 7: Sunt prezentate simulări de trasare a razelor ale TSD-urilor în 4H–SiC și 6H–SiC, prezentând dislocații cu diferiți vectori și politipuri Burgers.
Fig. 8: Prezintă imaginile topologice cu raze X cu incidență de pășunat ale diferitelor tipuri de dislocații ale marginilor de filetare (TED) pe plachete 4H-SiC și imaginile topologice TED simulate folosind metoda de urmărire a razei.
Fig. 9: Afișează imaginile topologice cu reflecție inversă cu raze X ale diferitelor tipuri de TED pe plachete 4H-SiC și contrastul TED simulat.
Fig. 10: Afișează imaginile de simulare de urmărire a razelor ale dislocațiilor de fir mixt (TMD) cu vectori specifici Burgers și imaginile topologice experimentale.
Fig. 11: Prezintă imaginile topologice cu reflexie în spate ale dislocațiilor planului bazal (BPD) pe plachete 4H-SiC și diagrama schematică a formării de contrast simulate a dislocației marginii.
Fig. 12: Afișează imaginile de simulare a urmăririi razelor ale BPD-urilor elicoidale drepte la diferite adâncimi, luând în considerare relaxarea suprafeței și efectele de absorbție fotoelectrică.
Fig. 13: Afișează imaginile de simulare de urmărire a razei ale BPD-urilor elicoidale drepte la diferite adâncimi și imaginile topologice cu raze X cu incidența de răsturnare.
Fig. 14: Prezintă diagrama schematică a dislocațiilor planului bazal în orice direcție pe plachete 4H-SiC și cum se determină adâncimea de penetrare prin măsurarea lungimii proiecției.
Fig. 15: Contrastul BPD-urilor cu diferiți vectori Burgers și direcții ale liniilor în imaginile topologice cu raze X cu incidență de pășunat și rezultatele simulării de trasare a razei corespunzătoare.
Fig. 16: Imaginea de simulare a urmăririi razelor a TSD-ului deviat pe partea dreaptă a plachetei 4H-SiC și imaginea topologică cu raze X cu incidență de pășunat sunt prezentate.
Fig. 17: Simularea de urmărire a razelor și imaginea experimentală a TSD-ului deviat pe placheta 4H-SiC cu decalaj de 8° sunt prezentate.
Fig. 18: Imaginile de simulare de urmărire a razelor ale TSD-urilor și TMD-urilor deviate cu vectori Burgers diferiți, dar sunt afișate aceeași direcție a liniei.
Fig. 19: Imaginea de simulare a trasării razelor a luxațiilor de tip Frank și imaginea topologică cu raze X cu incidența de pășunat corespunzătoare sunt prezentate.
Fig. 20: Sunt prezentate imaginea topologică cu raze X cu fascicul alb transmis a microconductei de pe placă 6H-SiC și imaginea de simulare a trasării razelor.
Fig. 21: Sunt prezentate imaginea topologică cu raze X monocromatice cu incidență de pășunat a probei tăiate axial de 6H-SiC și imaginea de simulare a trasării de raze a BPD-urilor.
Fig. 22: arată imaginile de simulare a trasării razelor ale BPD-urilor în probe tăiate axial 6H-SiC la diferite unghiuri de incidente.
Fig. 23: arată imaginile de simulare a trasării razelor ale TED, TSD și TMD-uri în probe tăiate axial 6H-SiC sub geometria incidenței pășunatului.
Fig. 24: arată imaginile topologice cu raze X ale TSD-urilor deviate pe diferite laturi ale liniei izoclinice pe placă 4H-SiC și imaginile corespunzătoare de simulare a trasării de raze.
Acest articol este doar pentru partajare academică. Dacă există vreo încălcare, vă rugăm să ne contactați pentru ao șterge.
Ora postării: 18-jun-2024