Зерттеу фон
Кремний карбидінің (SiC) қолдану маңыздылығы: Кең диапазонды жартылай өткізгіш материал ретінде кремний карбиді өзінің тамаша электрлік қасиеттеріне (үлкен жолақ аралығы, электрондардың жоғары қанығу жылдамдығы және жылу өткізгіштік сияқты) байланысты көп назар аударды. Бұл қасиеттер оны жоғары жиілікті, жоғары температураны және жоғары қуатты құрылғыларды өндіруде, әсіресе күшті электроника саласында кеңінен қолдануға мүмкіндік береді.
Кристалл ақауларының әсері: SiC-тің осы артықшылықтарына қарамастан, кристалдардағы ақаулар жоғары өнімді құрылғылардың дамуына кедергі келтіретін негізгі мәселе болып қала береді. Бұл ақаулар құрылғы өнімділігінің төмендеуіне және құрылғының сенімділігіне әсер етуі мүмкін.
Рентгендік топологиялық бейнелеу технологиясы: Кристаллдың өсуін оңтайландыру және ақаулардың құрылғы жұмысына әсерін түсіну үшін SiC кристалдарындағы ақау конфигурациясын сипаттау және талдау қажет. Рентгендік топологиялық бейнелеу (әсіресе синхротрондық сәулелену сәулелерін пайдалану) кристалдың ішкі құрылымының жоғары ажыратымдылықтағы кескіндерін жасай алатын маңызды сипаттама әдісі болды.
Зерттеу идеялары
Сәулелік бақылауды модельдеу технологиясына негізделген: Мақалада нақты рентгендік топологиялық кескіндерде байқалатын ақаулық контрастты модельдеу үшін бағдарлау контраст механизміне негізделген сәулелік бақылауды модельдеу технологиясын пайдалану ұсынылады. Бұл әдіс әртүрлі жартылай өткізгіштердегі кристалдық ақаулардың қасиеттерін зерттеудің тиімді әдісі екендігі дәлелденді.
Модельдеу технологиясын жетілдіру: 4H-SiC және 6H-SiC кристалдарында байқалған әртүрлі дислокацияларды жақсырақ модельдеу үшін зерттеушілер сәулелік бақылауды модельдеу технологиясын жетілдірді және беттік релаксация мен фотоэлектрлік жұтылу әсерлерін біріктірді.
Зерттеу мазмұны
Дислокация түрін талдау: Мақалада сәулелік бақылау көмегімен SiC әртүрлі политиптеріндегі (4H және 6H қоса алғанда) дислокацияның әртүрлі түрлерінің (бұрандалы дислокациялар, жиектер дислокациялары, аралас дислокациялар, базальды жазықтық дислокациялары және Франк типті дислокациялар сияқты) сипаттамасы жүйелі түрде қарастырылады. симуляциялық технология.
Модельдеу технологиясын қолдану: Сәулелік бақылауды модельдеу технологиясын әлсіз сәуле топологиясы және жазық толқын топологиясы сияқты әртүрлі сәулелік жағдайларда қолдану, сонымен қатар модельдеу технологиясы арқылы дислокациялардың тиімді ену тереңдігін анықтау әдісі зерттеледі.
Тәжірибе мен модельдеу комбинациясы: Тәжірибеде алынған рентгендік топологиялық кескіндерді модельденген кескіндермен салыстыру арқылы дислокация түрін, Бургерс векторын және кристалдағы дислокацияның кеңістікте таралуын анықтауда модельдеу технологиясының дәлдігі тексеріледі.
Зерттеу қорытындылары
Модельдеу технологиясының тиімділігі: Зерттеу көрсеткендей, сәулелік бақылауды модельдеу технологиясы SiC-де әртүрлі дислокация түрлерінің қасиеттерін ашудың қарапайым, бұзбайтын және бір мәнді әдісі болып табылады және дислокациялардың тиімді ену тереңдігін тиімді бағалай алады.
3D дислокация конфигурациясын талдау: Модельдеу технологиясы арқылы 3D дислокация конфигурациясын талдауды және тығыздықты өлшеуді орындауға болады, бұл кристалдардың өсуі кезінде дислокациялардың мінез-құлқын және эволюциясын түсіну үшін өте маңызды.
Болашақ қолданбалар: Сәулелі бақылауды модельдеу технологиясы одан әрі жоғары энергиялы топологияға, сондай-ақ зертханаға негізделген рентгендік топологияға қолданылады деп күтілуде. Бұған қоса, бұл технологияны басқа политиптердің (мысалы, 15R-SiC) немесе басқа жартылай өткізгіш материалдардың ақаулық сипаттамаларын модельдеу үшін де кеңейтуге болады.
Суретке шолу
1-сурет: трансмиссиялық (Laue) геометриясын, кері шағылысу (Брагг) геометриясын және жайылу жиілігі геометриясын қоса алғанда, синхротрондық сәулеленудің рентгендік топологиялық кескінін орнатудың схемалық диаграммасы. Бұл геометриялар негізінен рентгендік топологиялық кескіндерді жазу үшін қолданылады.
2-сурет: бұранда дислокациясының айналасындағы бұрмаланған аймақтың рентгендік дифракциясының схемалық диаграммасы. Бұл сурет түскен сәуле (s0) мен дифракциялық сәуленің (sg) жергілікті дифракция жазықтығы нормаль (n) және жергілікті Брагг бұрышы (θB) арасындағы қатынасты түсіндіреді.
3-сурет: 6H–SiC пластинкасындағы микроқұбырлардың (МП) кері шағылысу рентгендік топографиясы және бірдей дифракция жағдайында симуляцияланған бұранда дислокациясының (b = 6c) контрасты.
4-сурет: 6H–SiC пластинаның кері шағылысу топографиялық кескініндегі микроқұбыр жұптары. Әртүрлі аралықтары бар бір МП және қарама-қарсы бағыттағы МП суреттері сәулелік бақылау модельдеулері арқылы көрсетіледі.
5-сурет: Жайылым жиілігі 4H–SiC пластинасында жабық ядролы бұрандалы дислокациялардың (TSDs) рентгендік топографиялық суреттері көрсетілген. Кескіндер жақсартылған жиек контрастын көрсетеді.
6-сурет: 4H–SiC пластинасында солжақ және оң қолмен жұмыс істейтін 1c TSD құрылғыларының рентгендік топографиялық кескіндері жайылымға түсудің сәулелік бақылау модельдеулері көрсетілген.
7-сурет: 4H–SiC және 6H–SiC аралығындағы TSD сәулелік бақылау модельдеулері әртүрлі Бургер векторлары мен политиптері бар дислокацияларды көрсетеді.
8-сурет: 4H-SiC пластиналарындағы жіп жиектерінің дислокацияларының (TEDs) әртүрлі типтерінің жайылымдық жиілігінің рентгендік топологиялық кескіндерін және сәулелік бақылау әдісімен модельденген TED топологиялық кескіндерін көрсетеді.
9-сурет: 4H-SiC пластиналарындағы әртүрлі TED түрлерінің рентгендік кері шағылысатын топологиялық кескіндерін және симуляцияланған TED контрастын көрсетеді.
10-сурет: Арнайы Burgers векторлары бар аралас ағынды дислокациялардың (TMDs) сәулелік бақылау модельдеу кескіндерін және тәжірибелік топологиялық кескіндерді көрсетеді.
11-сурет: 4H-SiC пластиналарындағы базальды жазықтық дислокацияларының (BPDs) кері шағылысу топологиялық кескіндерін және симуляцияланған шеткі дислокация контрастын қалыптастырудың схемалық диаграммасын көрсетеді.
12-сурет: бетінің релаксациясын және фотоэлектрлік жұтылу әсерлерін ескере отырып, әртүрлі тереңдіктегі оң жақ бұрандалы BPD-лердің сәулелік бақылау модельдеу кескіндерін көрсетеді.
13-сурет: Әртүрлі тереңдіктегі оң жақты бұрандалы BPD-лердің сәулелік трассалық модельдеу кескіндерін және жайылымдық жиілікті рентгендік топологиялық кескіндерді көрсетеді.
14-сурет: 4H-SiC пластиналарындағы кез келген бағытта базальды жазықтық дислокацияларының принципиалды диаграммасын және проекция ұзындығын өлшеу арқылы ену тереңдігін анықтау әдісін көрсетеді.
15-сурет: Жайылым жиілігінің рентгендік топологиялық кескіндеріндегі әртүрлі Burgers векторларымен және сызықтық бағыттарымен BPD контрастын және сәйкес сәулелік бақылау модельдеу нәтижелері.
16-сурет: 4H-SiC пластинасында оң жақтағы ауытқыған TSD-нің сәулелік трассті модельдеу кескіні және жайылу жиілігінің рентгендік топологиялық бейнесі көрсетілген.
17-сурет: 8° ығысқан 4H-SiC пластинасында радиациялық бақылау моделі және ауытқыған TSD эксперименттік кескіні көрсетілген.
18-сурет: Әр түрлі Бургер векторлары бар, бірақ сызық бағыты бірдей ауытқыған TSD және TMD-лердің сәулелік бақылау модельдеу кескіндері көрсетілген.
19-сурет: Фрэнк типті дислокациялардың сәулелік трассалық модельдеу кескіні және сәйкес жайылымдық инциденттің рентгендік топологиялық бейнесі көрсетілген.
20-сурет: 6H-SiC пластинасында микроқұбырдың тасымалданатын ақ сәулесінің рентгендік топологиялық бейнесі және сәулелік бақылауды модельдеу кескіні көрсетілген.
21-сурет: 6H-SiC осьтік кесілген үлгісінің мал жаю жиілігінің монохроматикалық рентгендік топологиялық кескіні және BPD сәулелік бақылау модельдеу кескіні көрсетілген.
22-сурет: әртүрлі түсу бұрыштарында 6H-SiC осьтік кесілген үлгілердегі BPD-дің сәулелік бақылау модельдеу кескіндерін көрсетеді.
23-сурет: жайылу жиілігінің геометриясы бойынша 6H-SiC осьтік кесілген үлгілердегі TED, TSD және TMDs сәулелік бақылау модельдеу кескіндерін көрсетеді.
24-сурет: 4H-SiC пластинасында изоклиникалық сызықтың әртүрлі жағындағы ауытқыған TSD-лардың рентгендік топологиялық кескіндері және сәйкес сәулелік трассті модельдеу кескіндері көрсетілген.
Бұл мақала тек академиялық бөлісуге арналған. Егер қандай да бір бұзушылық болса, оны жою үшін бізге хабарласыңыз.
Жіберу уақыты: 18 маусым-2024 ж