Tyrimo fonas
Silicio karbido (SiC) taikymo svarba: Silicio karbidas, kaip plataus diapazono puslaidininkinė medžiaga, sulaukė daug dėmesio dėl savo puikių elektrinių savybių (tokių kaip didesnis juostos tarpas, didesnis elektronų prisotinimo greitis ir šilumos laidumas). Dėl šių savybių jis plačiai naudojamas aukšto dažnio, aukštos temperatūros ir didelės galios įrenginių gamyboje, ypač galios elektronikos srityje.
Kristalų defektų įtaka: Nepaisant šių SiC pranašumų, kristalų defektai išlieka pagrindine problema, trukdančia kurti aukštos kokybės įrenginius. Dėl šių defektų gali pablogėti įrenginio veikimas ir jo patikimumas.
Rentgeno spindulių topologinio vaizdo gavimo technologija: norint optimizuoti kristalų augimą ir suprasti defektų įtaką įrenginio veikimui, būtina apibūdinti ir išanalizuoti SiC kristalų defektų konfigūraciją. Rentgeno spinduliuotės topologinis vaizdavimas (ypač naudojant sinchrotroninės spinduliuotės pluoštus) tapo svarbia apibūdinimo technika, galinčia sukurti didelės raiškos kristalo vidinės struktūros vaizdus.
Tyrimo idėjos
Remiantis spindulių sekimo modeliavimo technologija. Straipsnyje siūloma naudoti spindulių sekimo modeliavimo technologiją, pagrįstą orientacijos kontrasto mechanizmu, siekiant imituoti defektų kontrastą, pastebėtą faktiniuose rentgeno topologiniuose vaizduose. Įrodyta, kad šis metodas yra veiksmingas būdas tirti įvairių puslaidininkių kristalų defektų savybes.
Modeliavimo technologijos tobulinimas: Siekdami geriau imituoti skirtingus išnirimus, pastebėtus 4H-SiC ir 6H-SiC kristaluose, mokslininkai patobulino spindulių sekimo modeliavimo technologiją ir įtraukė paviršiaus atsipalaidavimo ir fotoelektrinės absorbcijos poveikį.
Tyrimo turinys
Dislokacijos tipo analizė: Straipsnyje sistemingai apžvelgiamas skirtingų tipų dislokacijų (tokių kaip varžtų išnirimai, briaunų išnirimai, mišrios dislokacijos, bazinės plokštumos išnirimai ir Frank tipo dislokacijos) apibūdinimas skirtinguose SiC politipuose (įskaitant 4H ir 6H), naudojant spindulių sekimą. modeliavimo technologija.
Modeliavimo technologijos taikymas: Tiriamas spindulių sekimo modeliavimo technologijos taikymas esant skirtingoms spindulio sąlygoms, tokioms kaip silpna pluošto topologija ir plokštumos bangų topologija, taip pat kaip nustatyti efektyvų dislokacijų įsiskverbimo gylį taikant modeliavimo technologiją.
Eksperimentų ir modeliavimų derinimas: Lyginant eksperimentiniu būdu gautus rentgeno topologinius vaizdus su imituotais vaizdais, patikrinamas modeliavimo technologijos tikslumas nustatant dislokacijos tipą, Burgers vektorių ir dislokacijų erdvinį pasiskirstymą kristale.
Tyrimo išvados
Modeliavimo technologijos efektyvumas: Tyrimas rodo, kad spindulių sekimo modeliavimo technologija yra paprastas, neardomas ir nedviprasmiškas metodas, leidžiantis atskleisti įvairių tipų dislokacijų SiC savybes ir gali efektyviai įvertinti efektyvų dislokacijų įsiskverbimo gylį.
3D dislokacijos konfigūracijos analizė: naudojant modeliavimo technologiją, galima atlikti 3D dislokacijos konfigūracijos analizę ir matuoti tankį, o tai labai svarbu norint suprasti dislokacijų elgesį ir raidą kristalų augimo metu.
Ateities taikymas: Tikimasi, kad spindulių sekimo modeliavimo technologija bus toliau taikoma didelės energijos topologijai, taip pat laboratorinei rentgeno topologijai. Be to, šią technologiją galima išplėsti ir imituoti kitų politipų (pvz., 15R-SiC) ar kitų puslaidininkinių medžiagų defektų charakteristikas.
Paveikslo apžvalga
1 pav. Sinchrotroninės spinduliuotės rentgeno topologinio vaizdavimo sąrankos schema, įskaitant perdavimo (Laue) geometriją, atvirkštinio atspindžio (Bragg) geometriją ir ganymo kritimo geometriją. Šios geometrijos daugiausia naudojamos rentgeno topologiniams vaizdams įrašyti.
2 pav. Iškraipytos srities aplink varžto dislokaciją rentgeno spindulių difrakcijos schema. Šis paveikslas paaiškina ryšį tarp krentančio pluošto (s0) ir difrakcinio pluošto (sg) su vietine difrakcijos plokštumos normalia (n) ir vietiniu Brago kampu (θB).
3 pav. Atgalinės atspindžio rentgeno topografijos vaizdai iš mikrovamzdelių (MP) ant 6H-SiC plokštelės ir imituoto varžto dislokacijos kontrastas (b = 6c) tomis pačiomis difrakcijos sąlygomis.
4 pav. Mikrovamzdelių poros 6H-SiC plokštelės atgalinio atspindžio topografiniame vaizde. Tų pačių MP vaizdai su skirtingais tarpais ir MP priešingomis kryptimis rodomi spindulių sekimo modeliavimu.
5 pav. Rodomi 4H-SiC plokštelės uždarų šerdies sraigtinių išnirimų (TSD) rentgeno topografiniai vaizdai. Vaizdai rodo padidintą kraštų kontrastą.
6 pav. Rodomi kairiarankių ir dešiniarankių 1c TSD 4H-SiC plokštelės spindulių sekimo modeliavimas ganymo dažnio rentgeno topografijos vaizdams.
7 pav. Pavaizduoti TSD spindulių sekimo modeliai 4H–SiC ir 6H–SiC, rodantys dislokacijas su skirtingais Burgers vektoriais ir politipais.
8 pav. Rodomi įvairių tipų srieginių briaunų išnirimų (TED) rentgeno topologiniai vaizdai ant 4H-SiC plokštelių ir TED topologiniai vaizdai, imituoti naudojant spindulių sekimo metodą.
9 pav. Rodomi įvairių TED tipų topologiniai rentgeno spindulių atspindžio vaizdai ant 4H-SiC plokštelių ir imituotas TED kontrastas.
10 pav. Rodomi mišrių sriegių dislokacijų (TMD) spindulių sekimo modeliavimo vaizdai su specifiniais Burgers vektoriais ir eksperimentiniai topologiniai vaizdai.
11 pav. Rodomi 4H-SiC plokštelių bazinės plokštumos dislokacijų (BPD) topologiniai atspindžio atvaizdai ir modeliuojamo krašto dislokacijos kontrasto susidarymo schema.
12 pav. Rodomi dešiniarankių spiralinių BPD spindulių sekimo modeliavimo vaizdai skirtinguose gyliuose, atsižvelgiant į paviršiaus atsipalaidavimą ir fotoelektrinės sugerties efektus.
13 pav. Rodomi dešiniarankių spiralinių BPD spindulių sekimo modeliavimo vaizdai skirtinguose gyliuose ir ganymo dažnio rentgeno topologiniai vaizdai.
14 pav. Pavaizduota 4H-SiC plokštelių bazinės plokštumos dislokacijų bet kuria kryptimi schema ir kaip nustatyti prasiskverbimo gylį išmatuojant projekcijos ilgį.
15 pav. BPD kontrastas su skirtingais Burgers vektoriais ir linijų kryptimis ganymo dažnio rentgeno topologiniuose vaizduose ir atitinkami spindulių sekimo modeliavimo rezultatai.
16 pav. Rodomas dešinės rankos nukreipto TSD spindulių sekimo modeliavimo vaizdas ant 4H-SiC plokštelės ir ganymosi dažnio rentgeno topologinis vaizdas.
17 pav. Rodomas spindulių sekimo modeliavimas ir nukreipto TSD eksperimentinis vaizdas ant 8° poslinkio 4H-SiC plokštelės.
18 pav. Rodomi nukreipto TSD ir TMD spindulių sekimo modeliavimo vaizdai su skirtingais Burgers vektoriais, bet ta pačia linijos kryptimi.
19 pav. Rodomas Franko tipo dislokacijų spindulių sekimo modeliavimo vaizdas ir atitinkamas ganymo dažnio rentgeno topologinis vaizdas.
20 pav. Rodomas 6H-SiC plokštelėje esančio mikrovamzdžio balto pluošto rentgeno topologinis vaizdas ir spindulių sekimo modeliavimo vaizdas.
21 pav. Rodomas ašiniu būdu nupjauto 6H-SiC mėginio monochromatinis rentgeno topologinis vaizdas ir BPD spindulių sekimo modeliavimo vaizdas.
22 pav. rodomi BPD spindulių sekimo modeliavimo vaizdai 6H-SiC ašiniu būdu supjaustytuose mėginiuose skirtingais kritimo kampais.
23 pav. rodomi TED, TSD ir TMD spindulių sekimo modeliavimo vaizdai 6H-SiC ašiniu būdu nupjautuose mėginiuose pagal ganymo kritimo geometriją.
24 pav. Rodomi rentgeno topologiniai nukrypusių TSD vaizdai skirtingose 4H-SiC plokštelės izoklininės linijos pusėse ir atitinkami spindulių sekimo modeliavimo vaizdai.
Šis straipsnis skirtas tik akademiniam bendravimui. Jei yra kokių nors pažeidimų, susisiekite su mumis, kad jį pašalintume.
Paskelbimo laikas: 2024-06-18