Позадина истраживања
Значај примене силицијум карбида (СиЦ): Као полупроводнички материјал са широким појасом, силицијум карбид је привукао велику пажњу због својих одличних електричних својстава (као што су већи размак, већа брзина засићења електрона и топлотна проводљивост). Ова својства чине га широко примењеним у производњи уређаја високе фреквенције, високе температуре и велике снаге, посебно у области енергетске електронике.
Утицај дефеката кристала: Упркос овим предностима СиЦ-а, дефекти у кристалима остају велики проблем који омета развој уређаја високих перформанси. Ови недостаци могу узроковати деградацију перформанси уређаја и утицати на поузданост уређаја.
Технологија рендгенске тополошке слике: Да би се оптимизовао раст кристала и разумео утицај дефеката на перформансе уређаја, неопходно је окарактерисати и анализирати конфигурацију дефекта у СиЦ кристалима. Рендгенско тополошко снимање (посебно коришћењем снопа синхротронског зрачења) постало је важна техника карактеризације која може да произведе слике високе резолуције унутрашње структуре кристала.
Истраживачке идеје
Засновано на технологији симулације праћења зрака: У чланку се предлаже коришћење технологије симулације праћења зрака засноване на механизму контраста оријентације за симулацију контраста дефеката уоченог на стварним рендгенским тополошким сликама. Овај метод се показао као ефикасан начин за проучавање својстава кристалних дефеката у различитим полупроводницима.
Побољшање технологије симулације: Да би боље симулирали различите дислокације уочене у 4Х-СиЦ и 6Х-СиЦ кристалима, истраживачи су побољшали технологију симулације праћења зрака и укључили ефекте површинске релаксације и фотоелектричне апсорпције.
Садржај истраживања
Анализа типа дислокације: У чланку се систематски разматра карактеризација различитих типова дислокација (као што су дислокације шрафова, ивичне дислокације, мешовите дислокације, дислокације базалне равни и дислокације Франковог типа) у различитим политиповима СиЦ (укључујући 4Х и 6Х) помоћу праћења зрака симулациона технологија.
Примена симулационе технологије: Проучава се примена симулационе технологије праћења зрака у различитим условима снопа као што су топологија слабе греде и топологија равних таласа, као и начин на који се помоћу симулационе технологије може одредити ефективна дубина продирања дислокација.
Комбинација експеримената и симулација: Упоређивањем експериментално добијених рендгенских тополошких слика са симулираним снимцима, проверава се тачност симулационе технологије у одређивању типа дислокације, Бургерсовог вектора и просторне дистрибуције дислокација у кристалу.
Закључци истраживања
Ефикасност симулационе технологије: Студија показује да је технологија симулације праћења зрака једноставна, недеструктивна и недвосмислена метода за откривање својстава различитих типова дислокација у СиЦ и може ефикасно проценити ефективну дубину продирања дислокација.
Анализа 3Д конфигурације дислокација: Кроз технологију симулације, може се извршити 3Д анализа конфигурације дислокација и мерење густине, што је кључно за разумевање понашања и еволуције дислокација током раста кристала.
Будуће примене: Очекује се да ће се технологија симулације праћења зрака даље примењивати на топологију високе енергије, као и на лабораторијску топологију рендгенских зрака. Поред тога, ова технологија се такође може проширити на симулацију карактеристика дефекта других политипова (као што је 15Р-СиЦ) или других полупроводничких материјала.
Слика Преглед
Слика 1: Шематски дијаграм подешавања тополошке слике рендгенског зрачења синхротронског зрачења, укључујући трансмисијску (Лауе) геометрију, геометрију реверзне рефлексије (Брагг) и геометрију инциденције паше. Ове геометрије се углавном користе за снимање рендгенских тополошких слика.
Слика 2: Шематски дијаграм рендгенске дифракције изобличеног подручја око вијчане дислокације. Ова слика објашњава однос између упадног зрака (с0) и дифрактираног зрака (сг) са нормалом локалне дифракционе равни (н) и локалним Бреговим углом (θБ).
Слика 3: Рендгенске топографске слике микроцеви (МП) на 6Х–СиЦ плочици и контраст симулиране дислокације шрафа (б = 6ц) под истим условима дифракције.
Слика 4: Парови микроцеви на топографској слици повратне рефлексије 6Х–СиЦ плочице. Слике истих МП са различитим размацима и МП у супротним смеровима приказане су симулацијама праћења зрака.
Слика 5: Приказани су рендгенски топографски снимци инциденције завојних дислокација са затвореним језгром (ТСД) на 4Х–СиЦ плочици. Слике показују побољшани контраст ивица.
Слика 6: Приказане су симулације праћења зрака рендгенске топографије инциденције рендгенских зрака леворуких и десноруких 1ц ТСД-ова на 4Х–СиЦ плочици.
Слика 7: Приказане су симулације праћења зрака ТСД-ова у 4Х–СиЦ и 6Х–СиЦ, приказујући дислокације са различитим Бургерсовим векторима и политиповима.
Слика 8: Приказује рендгенске тополошке слике инциденције рендгенских зрака различитих типова ивичних дислокација навоја (ТЕД) на 4Х-СиЦ плочицама и ТЕД тополошке слике симулиране коришћењем методе праћења зрака.
Слика 9: Приказује тополошке слике повратне рефлексије рендгенских зрака различитих типова ТЕД на 4Х-СиЦ плочицама и симулирани ТЕД контраст.
Слика 10: Приказује слике симулације праћења зрака мешаних дислокација навоја (ТМД) са специфичним Бургерс векторима и експерименталне тополошке слике.
Слика 11: Приказује тополошке слике повратне рефлексије дислокација у базалној равни (БПД) на 4Х-СиЦ плочицама и шематски дијаграм симулиране формације контраста ивичне дислокације.
Слика 12: Приказује слике симулације праћења зрака десног спиралног БПД-а на различитим дубинама с обзиром на релаксацију површине и ефекте фотоелектричне апсорпције.
Слика 13: Приказује слике симулације праћења зрака десних спиралних БПД-ова на различитим дубинама, и рендгенске тополошке слике инциденције рендгенских зрака.
Слика 14: Приказује шематски дијаграм дислокација у базалној равни у било ком правцу на 4Х-СиЦ плочицама и како одредити дубину пенетрације мерењем дужине пројекције.
Слика 15: Контраст БПД-ова са различитим Бургерсовим векторима и правцима линија на рендгенским тополошким сликама инциденције рендгенских зрака и одговарајући резултати симулације праћења зрака.
Слика 16: Приказана је симулациона слика праћења зрака десног отклона ТСД-а на 4Х-СиЦ плочици и тополошка слика рендгенског зрачења.
Слика 17: Приказана је симулација праћења зрака и експериментална слика отклоњеног ТСД-а на 8° офсетној 4Х-СиЦ плочици.
Слика 18: Приказане су слике симулације праћења зрака за отклон ТСД и ТМД са различитим Бургерс векторима, али истим правцем линије.
Слика 19: Приказана је симулациона слика праћења зрака дислокација Франковог типа и одговарајућа рендгенска тополошка слика учесталости испадања.
Слика 20: Приказана је тополошка рендгенска слика микроцеви на 6Х-СиЦ плочици и слика симулације праћења зрака.
Слика 21: Приказани су монохроматски рендгенски тополошки снимак инциденције испаше аксијално исеченог узорка 6Х-СиЦ и слика симулације праћења зрака БПД-а.
Слика 22: приказује симулационе слике праћења зрака БПД у 6Х-СиЦ аксијално исеченим узорцима под различитим угловима упада.
Слика 23: приказује слике симулације праћења зрака ТЕД, ТСД и ТМД у 6Х-СиЦ аксијално исеченим узорцима под геометријом инциденције испаше.
Слика 24: приказује рендгенске тополошке слике отклоњених ТСД-ова на различитим странама изоклине линије на 4Х-СиЦ плочици и одговарајуће слике симулације праћења зрака.
Овај чланак је само за академско дељење. Ако постоји било какво кршење, контактирајте нас да га избришемо.
Време поста: 18.06.2024