Фон даследавання
Важнасць прымянення карбіду крэмнію (SiC): карбід крэмнію як шыроказонны паўправадніковы матэрыял прыцягнуў вялікую ўвагу дзякуючы сваім выдатным электрычным уласцівасцям (напрыклад, большай шырыні забароненай зоны, больш высокай хуткасці насычэння электронаў і цеплаправоднасці). Гэтыя ўласцівасці дазваляюць шырока выкарыстоўваць яго ў вытворчасці высокачашчынных, высокатэмпературных і магутных прыбораў, асабліва ў галіне сілавы электронікі.
Уплыў дэфектаў крышталяў: Нягледзячы на гэтыя перавагі SiC, дэфекты ў крышталях застаюцца асноўнай праблемай, якая перашкаджае распрацоўцы высокапрадукцыйных прылад. Гэтыя дэфекты могуць прывесці да зніжэння прадукцыйнасці прылады і паўплываць на надзейнасць прылады.
Тэхналогія рэнтгенаўскай тапалагічнай візуалізацыі: каб аптымізаваць рост крышталяў і зразумець уплыў дэфектаў на прадукцыйнасць прылады, неабходна ахарактарызаваць і прааналізаваць канфігурацыю дэфектаў у крышталях SiC. Рэнтгенаўская тапалагічная візуалізацыя (асабліва з выкарыстаннем пучкоў сінхратроннага выпраменьвання) стала важнай тэхнікай характарыстыкі, якая можа ствараць выявы ўнутранай структуры крышталя з высокім раздзяленнем.
Даследчыя ідэі
На аснове тэхналогіі мадэлявання трасіроўкі прамянёў: у артыкуле прапануецца выкарыстоўваць тэхналогію мадэлявання трасіроўкі прамянёў, заснаваную на механізме кантраснасці арыентацыі, для мадэлявання кантрасту дэфектаў, які назіраецца на рэальных тапалагічных рэнтгенаўскіх выявах. Даказана, што гэты метад з'яўляецца эфектыўным спосабам вывучэння ўласцівасцей дэфектаў крышталяў у розных паўправадніках.
Удасканаленне тэхналогіі мадэлявання: каб лепш мадэляваць розныя дыслакацыі, якія назіраюцца ў крышталях 4H-SiC і 6H-SiC, даследчыкі ўдасканалілі тэхналогію мадэлявання трасіроўкі прамянёў і ўключылі эфекты павярхоўнай рэлаксацыі і фотаэлектрычнага паглынання.
Змест даследавання
Аналіз тыпаў дыслакацый: у артыкуле сістэматычна разглядаюцца характарыстыкі розных тыпаў дыслакацый (такіх як шрубавыя дыслакацыі, краявыя дыслакацыі, змешаныя дыслакацыі, дыслакацыі ў базальнай плоскасці і дыслакацыі тыпу Франка) у розных палітыпах SiC (у тым ліку 4H і 6H) з выкарыстаннем трасіроўкі прамянёў. тэхналогія мадэлявання.
Прымяненне тэхналогіі мадэлявання: вывучаецца прымяненне тэхналогіі мадэлявання трасіроўкі прамянёў у розных умовах пучка, такіх як слабая тапалогія пучка і тапалогія плоскай хвалі, а таксама спосабы вызначэння эфектыўнай глыбіні пранікнення дыслакацый з дапамогай тэхналогіі мадэлявання.
Спалучэнне эксперыментаў і мадэлявання: Параўноўваючы эксперыментальна атрыманыя рэнтгенаўскія тапалагічныя выявы з мадэляванымі выявамі, правяраецца дакладнасць тэхналогіі мадэлявання ў вызначэнні тыпу дыслакацыі, вектара Бюргерса і прасторавага размеркавання дыслакацый у крышталі.
Высновы даследаванняў
Эфектыўнасць тэхналогіі мадэлявання: даследаванне паказвае, што тэхналогія мадэлявання трасіроўкі прамянёў з'яўляецца простым, неразбуральным і адназначным метадам выяўлення ўласцівасцей розных тыпаў дыслакацый у SiC і можа эфектыўна ацэньваць эфектыўную глыбіню пранікнення дыслакацый.
3D-аналіз канфігурацыі дыслакацый: з дапамогай тэхналогіі мадэлявання можна выканаць 3D-аналіз канфігурацыі дыслакацый і вымярэнне шчыльнасці, што мае вырашальнае значэнне для разумення паводзін і эвалюцыі дыслакацый падчас росту крышталя.
Будучыя прымянення: Чакаецца, што тэхналогія мадэлявання трасіроўкі прамянёў будзе далей прымяняцца да высокаэнергетычнай тапалогіі, а таксама да лабараторнай рэнтгенаўскай тапалогіі. Акрамя таго, гэтая тэхналогія таксама можа быць пашырана для мадэлявання характарыстык дэфектаў іншых політыпаў (напрыклад, 15R-SiC) або іншых паўправадніковых матэрыялаў.
Малюнак Агляд
Малюнак 1: Прынцыповая дыяграма рэнтгенаўскай тапалагічнай візуалізацыі з сінхратронным выпраменьваннем, уключаючы геаметрыю прапускання (Лаўэ), геаметрыю зваротнага адлюстравання (Брэгга) і геаметрыю падзення. Гэтыя геаметрыі ў асноўным выкарыстоўваюцца для запісу рэнтгенаўскіх тапалагічных малюнкаў.
Мал. 2: Прынцыповая дыяграма рэнтгенаўскай дыфракцыі скажонай вобласці вакол шрубавай дыслакацыі. Гэты малюнак тлумачыць ўзаемасувязь паміж падаючым прамянём (s0) і дыфрагаваным прамянём (sg) з лакальнай нармаллю плоскасці дыфракцыі (n) і мясцовым вуглом Брэгга (θB).
Малюнак 3: Рэнтгенаўскія тапаграфічныя выявы мікратрубак (MP) з зваротным адлюстраваннем на пласціне 6H–SiC і кантраст мадэляванай шрубавай дыслакацыі (b = 6c) пры тых жа ўмовах дыфракцыі.
Мал. 4: Пары мікратрубак на здымку тапаграфіі пласціны 6H–SiC з зваротным адлюстраваннем. Выявы адных і тых жа MP з рознымі інтэрваламі і MP ў процілеглых напрамках паказаны шляхам мадэлявання трасіроўкі прамянёў.
Мал. 5: Паказаны рэнтгенаўскія тапаграфічныя выявы шрубавых дыслакацый з закрытым ядром (TSD) на пласціне 4H–SiC. Выявы паказваюць павышаны кантраст краёў.
Малюнак 6: Мадэляванне трасіроўкі прамянёў рэнтгенаўскіх тапаграфічных малюнкаў падзення выпасу левага і правага 1c TSD на пласціне 4H–SiC.
Мал. 7: Паказана мадэляванне трасіроўкі прамянёў TSDs у 4H–SiC і 6H–SiC, якія паказваюць дыслакацыі з рознымі вектарамі і палітыпамі Бюргерса.
Малюнак 8: паказаны рэнтгенаўскія тапалагічныя выявы падзення падзення розных тыпаў рэзьбавых краявых дыслакацый (TED) на пласцінах 4H-SiC і тапалагічныя выявы TED, мадэляваныя з выкарыстаннем метаду трасіроўкі прамянёў.
Мал. 9: паказаны рэнтгенаўскія тапалагічныя выявы зваротнага адлюстравання розных тыпаў TED на пласцінах 4H-SiC і змадэляваны кантраст TED.
Малюнак 10: паказвае выявы мадэлявання трасіроўкі прамянёў змешаных рэзьбавых дыслакацый (TMD) з пэўнымі вектарамі Бюргерса і эксперыментальныя тапалагічныя выявы.
Малюнак 11: дэманструе тапалагічныя выявы дыслакацый у базальнай плоскасці (BPD) з зваротным адлюстраваннем на пласцінах 4H-SiC і схематычную дыяграму змадэляванага фарміравання кантрасту краёвых дыслакацый.
Мал. 12: паказаны выявы мадэлявання трасіроўкі прамянёў правабаковых спіральных BPD на розных глыбінях з улікам рэлаксацыі паверхні і эфектаў фотаэлектрычнага паглынання.
Малюнак 13: паказвае імітацыйныя відарысы трасіроўкі прамянёў правабаковых спіральных BPD на розных глыбінях і рэнтгенаўскія тапалагічныя выявы падзення скосу.
Малюнак 14: паказвае прынцыповую дыяграму дыслакацый базальнай плоскасці ў любым кірунку на пласцінах 4H-SiC і спосаб вызначэння глыбіні пранікнення шляхам вымярэння даўжыні выступу.
Малюнак 15: Кантраст BPD з рознымі вектарамі Бюргерса і напрамкамі ліній на рэнтгенаўскіх тапалагічных малюнках падзення пашы і адпаведныя вынікі мадэлявання трасіроўкі прамянёў.
Малюнак 16: Выява мадэлявання трасіроўкі прамянёў правабаковага адхіленага TSD на пласціне 4H-SiC і тапалагічнае рэнтгенаўскае падзенне выявы.
Мал. 17: Паказана мадэляванне трасіроўкі прамянёў і эксперыментальная выява адхіленага TSD на пласціне 4H-SiC са зрушэннем 8°.
Малюнак 18: паказаны выявы мадэлявання трасіроўкі прамянёў адхіленых TSD і TMD з рознымі вектарамі Бюргерса, але з аднолькавым напрамкам лініі.
Малюнак 19: Выява мадэлявання трасіроўкі прамянёў дыслакацый тыпу Франка і адпаведная тапалагічная выява рэнтгенаўскага падзення.
Малюнак 20: Тапалагічная выява мікратрубы на пласціне 6H-SiC у прапушчаным белым пучку рэнтгенаўскага прамяня і малюнак мадэлявання трасіроўкі прамянёў.
Малюнак 21: Паказана манахраматычнае рэнтгенаўскае тапалагічнае выява падзення скосу ўзору 6H-SiC, разрэзанага па восі, і выява мадэлявання трасіроўкі прамянёў BPD.
Мал. 22: паказаны выявы мадэлявання трасіроўкі прамянёў BPD ва ўзорах 6H-SiC, выразаных па восі пад рознымі вугламі падзення.
Малюнак 23: паказаны выявы мадэлявання трасіроўкі прамянёў TED, TSD і TMD ва ўзорах 6H-SiC з восевым разрэзам пры геаметрыі падзення.
Мал. 24: паказаны рэнтгенаўскія тапалагічныя выявы адхіленых TSD па розныя бакі ізаклінічнай лініі на пласціне 4H-SiC і адпаведныя выявы мадэлявання трасіроўкі прамянёў.
Гэты артыкул прызначаны толькі для акадэмічнага абмену. Калі ёсць якія-небудзь парушэнні, калі ласка, звяжыцеся з намі, каб выдаліць іх.
Час публікацыі: 18 чэрвеня 2024 г