Latar belakang penelitian
Pentingnya penerapan silikon karbida (SiC): Sebagai bahan semikonduktor celah pita lebar, silikon karbida telah menarik banyak perhatian karena sifat listriknya yang sangat baik (seperti celah pita lebih besar, kecepatan saturasi elektron lebih tinggi, dan konduktivitas termal). Sifat-sifat ini membuatnya banyak digunakan dalam pembuatan perangkat frekuensi tinggi, suhu tinggi, dan daya tinggi, terutama di bidang elektronika daya.
Pengaruh cacat kristal: Terlepas dari kelebihan SiC, cacat pada kristal tetap menjadi masalah utama yang menghambat pengembangan perangkat berkinerja tinggi. Cacat ini dapat menyebabkan penurunan kinerja perangkat dan mempengaruhi keandalan perangkat.
Teknologi pencitraan topologi sinar-X: Untuk mengoptimalkan pertumbuhan kristal dan memahami dampak cacat pada kinerja perangkat, perlu dilakukan karakterisasi dan analisis konfigurasi cacat pada kristal SiC. Pencitraan topologi sinar-X (terutama menggunakan sinar radiasi sinkrotron) telah menjadi teknik karakterisasi penting yang dapat menghasilkan gambar resolusi tinggi dari struktur internal kristal.
Ide penelitian
Berdasarkan teknologi simulasi ray tracing: Artikel ini mengusulkan penggunaan teknologi simulasi ray tracing berdasarkan mekanisme kontras orientasi untuk mensimulasikan kontras cacat yang diamati pada gambar topologi sinar-X yang sebenarnya. Metode ini telah terbukti efektif untuk mempelajari sifat-sifat cacat kristal pada berbagai semikonduktor.
Peningkatan teknologi simulasi: Untuk mensimulasikan dengan lebih baik berbagai dislokasi yang diamati pada kristal 4H-SiC dan 6H-SiC, para peneliti meningkatkan teknologi simulasi penelusuran sinar dan memasukkan efek relaksasi permukaan dan penyerapan fotolistrik.
Konten penelitian
Analisis jenis dislokasi: Artikel ini secara sistematis mengulas karakterisasi berbagai jenis dislokasi (seperti dislokasi sekrup, dislokasi tepi, dislokasi campuran, dislokasi bidang basal, dan dislokasi tipe Frank) dalam berbagai politipe SiC (termasuk 4H dan 6H) menggunakan penelusuran sinar teknologi simulasi.
Penerapan teknologi simulasi: Penerapan teknologi simulasi ray tracing dalam kondisi sinar yang berbeda seperti topologi sinar lemah dan topologi gelombang bidang, serta cara menentukan kedalaman penetrasi dislokasi yang efektif melalui teknologi simulasi dipelajari.
Kombinasi eksperimen dan simulasi: Dengan membandingkan gambar topologi sinar-X yang diperoleh secara eksperimental dengan gambar simulasi, keakuratan teknologi simulasi dalam menentukan jenis dislokasi, vektor Burgers, dan distribusi spasial dislokasi dalam kristal diverifikasi.
Kesimpulan penelitian
Efektivitas teknologi simulasi: Studi ini menunjukkan bahwa teknologi simulasi ray tracing adalah metode yang sederhana, tidak merusak, dan tidak ambigu untuk mengungkap sifat berbagai jenis dislokasi di SiC dan secara efektif dapat memperkirakan kedalaman penetrasi efektif dislokasi.
Analisis konfigurasi dislokasi 3D: Melalui teknologi simulasi, analisis konfigurasi dislokasi 3D dan pengukuran kepadatan dapat dilakukan, yang sangat penting untuk memahami perilaku dan evolusi dislokasi selama pertumbuhan kristal.
Aplikasi masa depan: Teknologi simulasi penelusuran sinar diharapkan dapat diterapkan lebih lanjut pada topologi energi tinggi serta topologi sinar-X berbasis laboratorium. Selain itu, teknologi ini juga dapat diperluas ke simulasi karakteristik cacat politipe lain (seperti 15R-SiC) atau bahan semikonduktor lainnya.
Ikhtisar Gambar
Gambar 1: Diagram skema pengaturan pencitraan topologi sinar-X radiasi sinkrotron, termasuk geometri transmisi (Laue), geometri refleksi balik (Bragg), dan geometri kejadian penggembalaan. Geometri ini terutama digunakan untuk merekam gambar topologi sinar-X.
Gambar 2: Diagram skema difraksi sinar-X pada area terdistorsi di sekitar dislokasi sekrup. Gambar ini menjelaskan hubungan antara sinar datang (s0) dan sinar difraksi (sg) dengan bidang difraksi lokal normal (n) dan sudut Bragg lokal (θB).
Gambar 3: Gambar topografi sinar-X refleksi balik mikropipa (MP) pada wafer 6H-SiC dan kontras dislokasi sekrup yang disimulasikan (b = 6c) dalam kondisi difraksi yang sama.
Gambar 4: Pasangan mikropipa dalam gambar topografi refleksi belakang wafer 6H – SiC. Gambar anggota parlemen yang sama dengan jarak berbeda dan anggota parlemen dalam arah berlawanan ditunjukkan oleh simulasi ray tracing.
Gambar 5: Gambar topografi sinar-X kejadian penggembalaan dislokasi sekrup inti tertutup (TSD) pada wafer 4H-SiC ditampilkan. Gambar menunjukkan kontras tepi yang ditingkatkan.
Gambar 6: Simulasi penelusuran sinar dari kejadian penggembalaan Gambar topografi sinar-X dari TSD 1c tangan kiri dan tangan kanan pada wafer 4H – SiC ditampilkan.
Gambar 7: Simulasi penelusuran sinar TSD dalam 4H – SiC dan 6H – SiC ditampilkan, menunjukkan dislokasi dengan vektor dan politipe Burger yang berbeda.
Gambar 8: Menunjukkan gambar topologi sinar-X kejadian penggembalaan dari berbagai jenis dislokasi tepi ulir (TED) pada wafer 4H-SiC, dan gambar topologi TED yang disimulasikan menggunakan metode ray tracing.
Gambar 9: Menampilkan gambar topologi pantulan balik sinar-X dari berbagai jenis TED pada wafer 4H-SiC, dan kontras TED yang disimulasikan.
Gambar 10: Menampilkan gambar simulasi ray tracing dislokasi threading campuran (TMD) dengan vektor Burgers tertentu, dan gambar topologi eksperimental.
Gambar 11: Menunjukkan gambar topologi refleksi belakang dislokasi bidang basal (BPD) pada wafer 4H-SiC, dan diagram skema pembentukan kontras dislokasi tepi yang disimulasikan.
Gambar 12: Menunjukkan gambar simulasi penelusuran sinar dari BPD heliks tangan kanan pada kedalaman berbeda dengan mempertimbangkan relaksasi permukaan dan efek penyerapan fotolistrik.
Gambar 13: Menampilkan gambar simulasi penelusuran sinar dari BPD heliks tangan kanan pada kedalaman berbeda, dan gambar topologi sinar-X kejadian penggembalaan.
Gambar 14: Menunjukkan diagram skema dislokasi bidang dasar ke segala arah pada wafer 4H-SiC, dan cara menentukan kedalaman penetrasi dengan mengukur panjang proyeksi.
Gambar 15: Kontras BPD dengan vektor Burgers dan arah garis yang berbeda pada gambar topologi sinar-X kejadian penggembalaan, dan hasil simulasi penelusuran sinar yang sesuai.
Gambar 16: Gambar simulasi penelusuran sinar dari TSD yang dibelokkan ke kanan pada wafer 4H-SiC, dan gambar topologi sinar-X kejadian penggembalaan ditampilkan.
Gambar 17: Simulasi penelusuran sinar dan gambar eksperimental TSD yang dibelokkan pada wafer 4H-SiC offset 8° ditampilkan.
Gambar 18: Gambar simulasi ray tracing TSD dan TMD yang dibelokkan dengan vektor Burgers berbeda tetapi arah garisnya sama.
Gambar 19: Gambar simulasi penelusuran sinar dislokasi tipe Frank, dan gambar topologi sinar-X kejadian penggembalaan yang sesuai ditampilkan.
Gambar 20: Gambar topologi sinar-X sinar putih yang ditransmisikan dari pipa mikro pada wafer 6H-SiC, dan gambar simulasi penelusuran sinar ditampilkan.
Gambar 21: Gambar topologi sinar-X monokromatik kejadian penggembalaan dari sampel 6H-SiC yang dipotong secara aksial, dan gambar simulasi penelusuran sinar dari BPD ditampilkan.
Gambar 22: menunjukkan gambar simulasi penelusuran sinar BPD dalam sampel yang dipotong secara aksial 6H-SiC pada sudut datang yang berbeda.
Gambar 23: menunjukkan gambar simulasi penelusuran sinar TED, TSD, dan TMD dalam sampel yang dipotong secara aksial 6H-SiC di bawah geometri kejadian penggembalaan.
Gambar 24: menunjukkan gambar topologi sinar-X dari TSD yang dibelokkan pada sisi berbeda dari garis isoklinik pada wafer 4H-SiC, dan gambar simulasi penelusuran sinar yang sesuai.
Artikel ini hanya untuk berbagi akademis. Jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.
Waktu posting: 18 Juni 2024