Navorsingsagtergrond
Toepassingsbelangrikheid van silikonkarbied (SiC): As 'n wye bandgaping halfgeleiermateriaal, het silikonkarbied baie aandag getrek vanweë sy uitstekende elektriese eienskappe (soos groter bandgaping, hoër elektronversadigingsnelheid en termiese geleidingsvermoë). Hierdie eienskappe maak dit wyd gebruik in hoëfrekwensie-, hoëtemperatuur- en hoëkragtoestelvervaardiging, veral op die gebied van kragelektronika.
Invloed van kristaldefekte: Ten spyte van hierdie voordele van SiC, bly defekte in kristalle 'n groot probleem wat die ontwikkeling van hoëwerkverrigtingtoestelle belemmer. Hierdie gebreke kan toestelwerkverrigting agteruitgang veroorsaak en toestelbetroubaarheid beïnvloed.
X-straal topologiese beeldtegnologie: Om kristalgroei te optimaliseer en die impak van defekte op toestelprestasie te verstaan, is dit nodig om die defekkonfigurasie in SiC-kristalle te karakteriseer en te ontleed. X-straal-topologiese beeldvorming (veral deur gebruik te maak van sinkrotron-stralingsbundels) het 'n belangrike karakteriseringstegniek geword wat hoë-resolusiebeelde van die interne struktuur van die kristal kan produseer.
Doen navorsing oor idees
Gebaseer op straalnasporing-simulasietegnologie: Die artikel stel die gebruik van straalnasporing-simulasietegnologie voor wat gebaseer is op die oriëntasiekontrasmeganisme om die defekkontras wat in werklike X-straal-topologiese beelde waargeneem word, te simuleer. Hierdie metode is bewys as 'n effektiewe manier om die eienskappe van kristaldefekte in verskeie halfgeleiers te bestudeer.
Verbetering van simulasietegnologie: Ten einde die verskillende ontwrigtings wat in 4H-SiC- en 6H-SiC-kristalle waargeneem word beter te simuleer, het die navorsers die straalnasporing-simulasietegnologie verbeter en die effekte van oppervlakverslapping en foto-elektriese absorpsie ingesluit.
Navorsing inhoud
Ontwrigting tipe analise: Die artikel hersien sistematies die karakterisering van verskillende tipes ontwrigtings (soos skroef ontwrigtings, rand ontwrigtings, gemengde dislokasies, basale vlak dislokasies en Frank-tipe dislokasies) in verskillende politipes SiC (insluitend 4H en 6H) deur gebruik te maak van straalsporing simulasie tegnologie.
Toepassing van simulasietegnologie: Die toepassing van straalvolgsimulasietegnologie onder verskillende straaltoestande soos swak bundeltopologie en vlakgolftopologie, asook hoe om die effektiewe penetrasiediepte van ontwrigtings deur simulasietegnologie te bepaal, word bestudeer.
Kombinasie van eksperimente en simulasies: Deur die eksperimenteel verkreë X-straal topologiese beelde met die gesimuleerde beelde te vergelyk, word die akkuraatheid van die simulasietegnologie in die bepaling van die ontwrigting tipe, Burgers vektor en die ruimtelike verspreiding van ontwrigtings in die kristal geverifieer.
Navorsingsgevolgtrekkings
Doeltreffendheid van simulasietegnologie: Die studie toon dat straalnasporing-simulasietegnologie 'n eenvoudige, nie-vernietigende en ondubbelsinnige metode is om die eienskappe van verskillende tipes ontwrigtings in SiC te openbaar en effektief die effektiewe penetrasiediepte van ontwrigtings kan skat.
3D-ontwrigting-konfigurasie-analise: Deur simulasietegnologie kan 3D-ontwrigting-konfigurasie-analise en digtheidsmeting uitgevoer word, wat deurslaggewend is om die gedrag en evolusie van ontwrigtings tydens kristalgroei te verstaan.
Toekomstige toepassings: Straalnasporing-simulasietegnologie sal na verwagting verder toegepas word op hoë-energie topologie sowel as laboratorium-gebaseerde X-straal topologie. Daarbenewens kan hierdie tegnologie ook uitgebrei word na die simulasie van defekteienskappe van ander politipes (soos 15R-SiC) of ander halfgeleiermateriale.
Figuur Oorsig
Fig. 1: Skematiese diagram van sinchrotronbestraling X-straal topologiese beeldopstelling, insluitend transmissie (Laue) meetkunde, omgekeerde refleksie (Bragg) meetkunde, en weiding insidensie meetkunde. Hierdie geometrieë word hoofsaaklik gebruik om X-straal topologiese beelde op te neem.
Fig. 2: Skematiese diagram van X-straaldiffraksie van die verwronge area rondom die skroefontwrigting. Hierdie figuur verduidelik die verwantskap tussen die invallende bundel (s0) en die gediffrakteerde bundel (sg) met die plaaslike diffraksievlak normaal (n) en die plaaslike Bragg-hoek (θB).
Fig. 3: Terug-refleksie X-straal topografie beelde van mikropype (MPs) op 'n 6H–SiC wafer en die kontras van 'n gesimuleerde skroef ontwrigting (b = 6c) onder dieselfde diffraksie toestande.
Fig. 4: Mikropyppare in 'n terugrefleksie topografie beeld van 'n 6H–SiC wafer. Beelde van dieselfde LP's met verskillende spasiëring en LP's in teenoorgestelde rigtings word deur straalnasporingsimulasies getoon.
Fig. 5: Weiding voorkoms X-straal topografie beelde van geslote-kern skroef ontwrigtings (TSDs) op 'n 4H–SiC wafer word getoon. Die beelde toon verbeterde randkontras.
Fig. 6: Straalopsporingssimulasies van weidingvoorkoms X-straaltopografiebeelde van linkshandige en regshandige 1c TSD's op 'n 4H–SiC-wafer word getoon.
Fig. 7: Straalopsporingssimulasies van TSD's in 4H–SiC en 6H–SiC word getoon, wat ontwrigtings met verskillende Burgers-vektore en politipes toon.
Fig. 8: Toon die beweidingsvoorkoms X-straal-topologiese beelde van verskillende tipes skroefrandverskuiwings (TED's) op 4H-SiC-wafers, en die TED-topologiese beelde wat met behulp van die straalnasporingsmetode gesimuleer is.
Fig. 9: Toon die X-straal-terugrefleksie topologiese beelde van verskeie TED-tipes op 4H-SiC-wafers, en die gesimuleerde TED-kontras.
Fig. 10: Toon die straalnasporing-simulasiebeelde van gemengde draad-ontwrigtings (TMD's) met spesifieke Burgers-vektore, en die eksperimentele topologiese beelde.
Fig. 11: Toon die terug-refleksie topologiese beelde van basale vlak ontwrigtings (BPDs) op 4H-SiC wafers, en die skematiese diagram van die gesimuleerde rand ontwrigting kontras formasie.
Fig. 12: Toon die straalnasporing-simulasiebeelde van regshandige heliese BPD's op verskillende dieptes met inagneming van oppervlakverslapping en foto-elektriese absorpsie-effekte.
Fig. 13: Toon die straalnasporingssimulasiebeelde van regshandige heliese BPD's op verskillende dieptes, en die beweidingsvoorkoms X-straaltopologiese beelde.
Fig. 14: Toon die skematiese diagram van basale vlak ontwrigtings in enige rigting op 4H-SiC wafers, en hoe om die penetrasie diepte te bepaal deur die projeksie lengte te meet.
Fig. 15: Die kontras van BPD's met verskillende Burgers-vektore en lynrigtings in die beweidingsinsidensie X-straal-topologiese beelde, en die ooreenstemmende straalnasporing-simulasieresultate.
Fig. 16: Die straalnasporing-simulasiebeeld van die regshandig gedeflekteerde TSD op die 4H-SiC-wafer, en die beweidingsinsidensie X-straal topologiese beeld word getoon.
Fig. 17: Die straalnasporingsimulasie en eksperimentele beeld van die gedeflekteer TSD op die 8° offset 4H-SiC wafer word getoon.
Fig. 18: Die straalnasporing-simulasiebeelde van die afgebuigde TSD en TMD's met verskillende Burgers-vektore maar dieselfde lynrigting word getoon.
Fig. 19: Die straalnasporing-simulasiebeeld van Frank-tipe ontwrigtings, en die ooreenstemmende beweidingsvoorkoms X-straal topologiese beeld word getoon.
Fig. 20: Die oorgedra witstraal X-straal topologiese beeld van die mikropyp op die 6H-SiC wafer, en die straalnasporing simulasie beeld word getoon.
Fig. 21: Die weidingsvoorkoms monochromatiese X-straal topologiese beeld van die aksiaal gesnyde monster van 6H-SiC, en die straalnasporingssimulasiebeeld van die BPD's word getoon.
Fig. 22: toon die straalnasporingssimulasiebeelde van BPD's in 6H-SiC aksiaal gesnyde monsters by verskillende invalshoeke.
Fig. 23: toon die straalnasporing-simulasiebeelde van TED, TSD en TMD's in 6H-SiC aksiaal gesnyde monsters onder weidingvoorkomsgeometrie.
Fig. 24: toon die X-straal topologiese beelde van gedeflekteer TSD's aan verskillende kante van die isokliniese lyn op die 4H-SiC wafer, en die ooreenstemmende straalnasporing simulasie beelde.
Hierdie artikel is slegs vir akademiese deel. As daar enige oortreding is, kontak ons asseblief om dit uit te vee.
Pos tyd: Jun-18-2024