Pozadina istraživanja
Važnost primjene silicijum karbida (SiC): Kao poluprovodnički materijal sa širokim pojasom, silicijum karbid je privukao veliku pažnju zbog svojih odličnih električnih svojstava (kao što su veći razmak, veća brzina zasićenja elektrona i toplotna provodljivost). Ova svojstva ga čine širokom primjenom u proizvodnji uređaja visoke frekvencije, visoke temperature i velike snage, posebno u području energetske elektronike.
Utjecaj defekata kristala: Uprkos ovim prednostima SiC-a, defekti u kristalima ostaju veliki problem koji ometa razvoj uređaja visokih performansi. Ovi nedostaci mogu uzrokovati degradaciju performansi uređaja i utjecati na pouzdanost uređaja.
Tehnologija rendgenske topološke slike: Da bi se optimizirao rast kristala i razumio utjecaj defekata na performanse uređaja, potrebno je okarakterizirati i analizirati konfiguraciju defekta u SiC kristalima. Rentgensko topološko snimanje (posebno korištenjem snopa sinhrotronskog zračenja) postalo je važna tehnika karakterizacije koja može proizvesti slike visoke rezolucije unutrašnje strukture kristala.
Istraživačke ideje
Zasnovano na tehnologiji simulacije praćenja zraka: U članku se predlaže korištenje tehnologije simulacije praćenja zraka zasnovane na mehanizmu orijentacijskog kontrasta za simulaciju kontrasta defekata uočenog na stvarnim rendgenskim topološkim slikama. Ova metoda se pokazala kao efikasan način za proučavanje svojstava kristalnih defekata u različitim poluprovodnicima.
Poboljšanje tehnologije simulacije: Kako bi bolje simulirali različite dislokacije uočene u 4H-SiC i 6H-SiC kristalima, istraživači su poboljšali tehnologiju simulacije praćenja zraka i uključili efekte površinske relaksacije i fotoelektrične apsorpcije.
Istraživački sadržaj
Analiza tipa dislokacije: Članak sistematski razmatra karakterizaciju različitih tipova dislokacija (kao što su vijčane dislokacije, rubne dislokacije, mješovite dislokacije, dislokacije bazalne ravni i dislokacije Frankovog tipa) u različitim politipovima SiC (uključujući 4H i 6H) pomoću praćenja zraka simulaciona tehnologija.
Primena simulacione tehnologije: Proučava se primena simulacione tehnologije praćenja zraka u različitim uslovima snopa kao što su topologija slabe grede i topologija ravnih talasa, kao i način na koji se pomoću simulacione tehnologije može odrediti efektivna dubina prodiranja dislokacija.
Kombinacija eksperimenata i simulacija: Upoređivanjem eksperimentalno dobijenih rendgenskih topoloških slika sa simuliranim snimcima, provjerava se tačnost simulacijske tehnologije u određivanju tipa dislokacije, Burgersovog vektora i prostorne distribucije dislokacija u kristalu.
Zaključci istraživanja
Efikasnost simulacijske tehnologije: Studija pokazuje da je tehnologija simulacije praćenja zraka jednostavna, nedestruktivna i nedvosmislena metoda za otkrivanje svojstava različitih tipova dislokacija u SiC i može efikasno procijeniti efektivnu dubinu prodiranja dislokacija.
Analiza 3D konfiguracije dislokacija: Kroz simulacijsku tehnologiju, može se izvesti 3D analiza konfiguracije dislokacija i mjerenje gustine, što je ključno za razumijevanje ponašanja i evolucije dislokacija tokom rasta kristala.
Buduće primjene: Očekuje se da će se tehnologija simulacije praćenja zraka dalje primjenjivati na topologiju visoke energije, kao i na laboratorijsku topologiju X-zraka. Osim toga, ova tehnologija se također može proširiti na simulaciju karakteristika defekta drugih politipova (kao što je 15R-SiC) ili drugih poluvodičkih materijala.
Slika Pregled
Slika 1: Šematski dijagram podešavanja topološke rendgenske slike sinhrotronskog zračenja, uključujući transmisijsku (Laue) geometriju, reverznu refleksiju (Bragg) geometriju i geometriju incidencije paše. Ove geometrije se uglavnom koriste za snimanje rendgenskih topoloških slika.
Slika 2: Šematski dijagram rendgenske difrakcije iskrivljenog područja oko vijčane dislokacije. Ova slika objašnjava odnos između upadnog snopa (s0) i difraktiranog snopa (sg) sa normalom lokalne difrakcijske ravni (n) i lokalnim Braggovim uglom (θB).
Slika 3: Rendgenske topografske slike mikrocijevi (MP) na 6H–SiC pločici i kontrast simulirane vijčane dislokacije (b = 6c) pod istim uvjetima difrakcije.
Slika 4: Parovi mikrocijevi na topografskoj slici povratne refleksije 6H–SiC pločice. Slike istih MP sa različitim razmacima i MP u suprotnim smerovima prikazane su simulacijama praćenja zraka.
Slika 5: Prikazani su rendgenski topografski snimci incidencije zavojnih dislokacija sa zatvorenim jezgrom (TSD) na 4H–SiC pločici. Slike pokazuju poboljšani kontrast rubova.
Slika 6: Simulacije praćenja zraka rendgenskih topografskih snimaka rendgenskih topografija ljevorukih i desnorukih 1c TSD-ova na 4H–SiC pločici su prikazane.
Slika 7: Prikazane su simulacije praćenja zraka TSD-ova u 4H–SiC i 6H–SiC, prikazujući dislokacije s različitim Burgersovim vektorima i politipovima.
Slika 8: Prikazuje rendgenske topološke slike incidencije rendgenskih zraka različitih tipova dislokacija rubova navoja (TED) na 4H-SiC pločicama i TED topološke slike simulirane korištenjem metode praćenja zraka.
Slika 9: Prikazuje topološke slike rendgenske povratne refleksije različitih TED tipova na 4H-SiC pločicama i simulirani TED kontrast.
Slika 10: Prikazuje simulacijske slike praćenja zraka mješovitih navojnih dislokacija (TMD) sa specifičnim Burgers vektorima i eksperimentalne topološke slike.
Slika 11: Prikazuje topološke slike povratne refleksije dislokacija bazalne ravni (BPD) na 4H-SiC pločicama i šematski dijagram simulirane formacije kontrasta rubne dislokacije.
Slika 12: Prikazuje slike simulacije praćenja zraka desnog spiralnog BPD-a na različitim dubinama s obzirom na relaksaciju površine i efekte fotoelektrične apsorpcije.
Slika 13: Prikazuje simulacijske slike praćenja zraka desnih spiralnih BPD-ova na različitim dubinama i rendgenske topološke slike incidencije rendgenskih zraka.
Slika 14: Prikazuje šematski dijagram dislokacija bazalne ravni u bilo kojem smjeru na 4H-SiC pločicama i kako odrediti dubinu penetracije mjerenjem dužine projekcije.
Slika 15: Kontrast BPD-ova sa različitim Burgersovim vektorima i pravcima linija u rendgenskim topološkim slikama incidencije rendgenskih zraka i odgovarajući rezultati simulacije praćenja zraka.
Slika 16: Prikazana je simulacijska slika praćenja zraka desnog otklona TSD-a na 4H-SiC pločici i topološka slika rendgenskih zraka s incidencijom ispadanja.
Slika 17: Prikazana je simulacija praćenja zraka i eksperimentalna slika otklonjenog TSD-a na 8° ofsetnoj 4H-SiC pločici.
Slika 18: Prikazane su simulacijske slike praćenja zraka odbijenih TSD-a i TMD-ova sa različitim Burgers vektorima, ali istim smjerom linije.
Slika 19: Prikazana je simulacijska slika praćenja zraka dislokacija Frankovog tipa i odgovarajuća rendgenska topološka slika s incidencijom ispadanja.
Slika 20: Prikazana je topološka rendgenska slika mikrocijevi na 6H-SiC pločici i simulacijska slika praćenja zraka.
Slika 21: Prikazana je monohromatska rendgenska topološka slika rendgenske topološke incidencije aksijalno rezanog uzorka 6H-SiC i simulacijska slika praćenja zraka BPD-ova.
Slika 22: prikazuje simulacijske slike praćenja zraka BPD u 6H-SiC aksijalno rezanim uzorcima pod različitim uglovima upada.
Slika 23: prikazuje slike simulacije praćenja zraka TED, TSD i TMD u 6H-SiC aksijalno isečenim uzorcima pod geometrijom incidencije ispaše.
Slika 24: prikazuje rendgenske topološke slike otklonjenih TSD-ova na različitim stranama izokliničke linije na 4H-SiC pločici i odgovarajuće slike simulacije praćenja zraka.
Ovaj članak je samo za akademsko dijeljenje. Ako postoji bilo kakvo kršenje, kontaktirajte nas da ga izbrišemo.
Vrijeme objave: Jun-18-2024