Pozadina istraživanja
Važnost primjene silicijevog karbida (SiC): Kao poluvodički materijal sa širokim pojasnim pojasom, silicijev karbid je privukao veliku pozornost zbog svojih izvrsnih električnih svojstava (kao što je veći pojasni razmak, veća brzina zasićenja elektrona i toplinska vodljivost). Ova svojstva čine ga širokom primjenom u proizvodnji visokofrekventnih, visokotemperaturnih i visokonaponskih uređaja, posebno u području energetske elektronike.
Utjecaj defekata u kristalima: Unatoč 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 rendgenskog topološkog snimanja: Kako bi se optimizirao rast kristala i razumio utjecaj nedostataka na performanse uređaja, potrebno je karakterizirati i analizirati konfiguraciju nedostataka u SiC kristalima. Topološko oslikavanje rendgenskim zrakama (osobito korištenjem snopa sinkrotronskog zračenja) postalo je važna tehnika karakterizacije koja može proizvesti slike visoke rezolucije unutarnje strukture kristala.
Istraživačke ideje
Na temelju tehnologije simulacije praćenja zraka: članak predlaže upotrebu tehnologije simulacije praćenja zraka koja se temelji na mehanizmu kontrasta orijentacije za simulaciju kontrasta defekta opaženog na stvarnim rendgenskim topološkim slikama. Ova se metoda pokazala učinkovitim načinom proučavanja svojstava kristalnih defekata u različitim poluvodičima.
Poboljšanje tehnologije simulacije: Kako bi se bolje simulirale različite dislokacije opažene u kristalima 4H-SiC i 6H-SiC, istraživači su poboljšali tehnologiju simulacije praćenja zraka i uključili učinke površinske relaksacije i fotoelektrične apsorpcije.
Sadržaj istraživanja
Analiza tipa dislokacije: članak sustavno daje pregled karakterizacije različitih tipova dislokacija (kao što su dislokacije vijka, rubne dislokacije, mješovite dislokacije, dislokacije u bazalnoj ravnini i dislokacije Frankovog tipa) u različitim politipovima SiC (uključujući 4H i 6H) pomoću praćenja zraka tehnologija simulacije.
Primjena tehnologije simulacije: Proučava se primjena tehnologije simulacije praćenja zraka pod različitim uvjetima snopa kao što su topologija slabog snopa i topologija ravnog vala, kao i kako odrediti efektivnu dubinu prodiranja dislokacija pomoću tehnologije simulacije.
Kombinacija eksperimenata i simulacija: Usporedbom eksperimentalno dobivenih rendgenskih topoloških slika sa simuliranim slikama, provjerava se točnost tehnologije simulacije u određivanju tipa dislokacije, Burgersovog vektora i prostorne raspodjele dislokacija u kristalu.
Zaključci istraživanja
Učinkovitost tehnologije simulacije: Studija pokazuje da je tehnologija simulacije praćenja zraka jednostavna, nedestruktivna i nedvosmislena metoda za otkrivanje svojstava različitih vrsta dislokacija u SiC-u i može učinkovito procijeniti efektivnu dubinu prodiranja dislokacija.
Analiza 3D konfiguracije dislokacija: Kroz tehnologiju simulacije može se izvršiti analiza 3D konfiguracije dislokacija i mjerenje gustoće, što je ključno za razumijevanje ponašanja i evolucije dislokacija tijekom rasta kristala.
Buduće primjene: Očekuje se da će se tehnologija simulacije praćenja zraka dalje primjenjivati na visokoenergetsku topologiju, kao i na laboratorijsku topologiju X-zraka. Osim toga, ova se tehnologija također može proširiti na simulaciju karakteristika defekata drugih politipova (kao što je 15R-SiC) ili drugih poluvodičkih materijala.
Slika Pregled
Slika 1: Shematski dijagram postava sinkrotronskog zračenja rendgenskog topološkog snimanja, uključujući transmisijsku (Laue) geometriju, geometriju obrnute refleksije (Bragg) i geometriju padanja. Ove se geometrije uglavnom koriste za snimanje rendgenskih topoloških slika.
Slika 2: Shematski dijagram rendgenske difrakcije iskrivljenog područja oko dislokacije vijka. Ova slika objašnjava odnos između upadne zrake (s0) i difraktirane zrake (sg) s lokalnom normalom ravnine ogiba (n) i lokalnim Braggovim kutom (θB).
Slika 3: Rendgenske topografske slike povratne refleksije mikrocijevi (MP) na pločici 6H–SiC i kontrast simulirane dislokacije vijka (b = 6c) pod istim uvjetima difrakcije.
Slika 4: Parovi mikrocijevi u topografskoj slici povratne refleksije pločice 6H–SiC. Slike istih MP s različitim razmacima i MP u suprotnim smjerovima prikazane su simulacijama praćenja zraka.
Slika 5: Prikazane su rendgenske topografske slike incidencije padanja vijčanih dislokacija zatvorene jezgre (TSD) na 4H–SiC pločici. Slike pokazuju poboljšani kontrast rubova.
Slika 6: Prikazane su simulacije praćenja zraka rendgenske topografije ljevorukih i desnih 1c TSD-ova na 4H–SiC pločici.
Slika 7: Prikazane su simulacije praćenja zraka TSD-ova u 4H–SiC i 6H–SiC, koje pokazuju dislokacije s različitim Burgersovim vektorima i politipovima.
Slika 8: Prikazuje rendgenske topološke slike incidencije klizanja različitih tipova rubnih dislokacija navoja (TED) na 4H-SiC pločicama i TED topološke slike simulirane pomoću metode praćenja zraka.
Slika 9: Prikazuje topološke slike povratne refleksije rendgenskih zraka različitih tipova TED-a na 4H-SiC pločicama i simulirani TED kontrast.
Slika 10: Prikazuje slike simulacije praćenja zraka dislokacija miješanih niti (TMD) sa specifičnim Burgersovim vektorima i eksperimentalne topološke slike.
Slika 11: Prikazuje topološke slike povratne refleksije dislokacija u bazalnoj ravnini (BPD) na 4H-SiC pločicama i shematski dijagram formiranja kontrasta simulirane rubne dislokacije.
Slika 12: Prikazuje slike simulacije praćenja zraka desnokretnih spiralnih BPD-ova na različitim dubinama uzimajući u obzir opuštanje površine i učinke fotoelektrične apsorpcije.
Slika 13: Prikazuje slike simulacije praćenja zraka desnih spiralnih BPD-ova na različitim dubinama i topološke slike rendgenskih zraka incidencije pašnjaka.
Slika 14: Prikazuje shematski dijagram dislokacija bazalne ravnine u bilo kojem smjeru na pločicama 4H-SiC i kako odrediti dubinu prodiranja mjerenjem duljine projekcije.
Slika 15: Kontrast BPD-ova s različitim Burgersovim vektorima i smjerovima linija u rendgenskim topološkim slikama upada pašnjaka i odgovarajući rezultati simulacije praćenja zraka.
Slika 16: Prikazana je slika simulacije praćenja zraka desnokretnog deflektiranog TSD-a na 4H-SiC pločici i rendgenska topološka slika upadanja klizanja.
Slika 17: Prikazana je simulacija praćenja zraka i eksperimentalna slika deflektiranog TSD-a na 4H-SiC pločici s pomakom od 8°.
Slika 18: Prikazane su slike simulacije praćenja zraka otklonjenih TSD i TMD s različitim Burgersovim vektorima, ali istim smjerom linije.
Slika 19: Prikazana je slika simulacije praćenja zraka dislokacija Frankovog tipa i odgovarajuća rendgenska topološka slika upada paljenja.
Slika 20: Prikazana je topološka slika rendgenske zrake propuštene bijele zrake mikrocijevi na 6H-SiC pločici i slika simulacije praćenja zraka.
Slika 21: Prikazana je monokromatska rendgenska topološka slika incidencije padanja aksijalno izrezanog uzorka 6H-SiC i slika simulacije praćenja zraka BPD-ova.
Slika 22: prikazuje slike simulacije praćenja zraka BPD-ova u 6H-SiC aksijalno izrezanim uzorcima pod različitim upadnim kutovima.
Slika 23: prikazuje slike simulacije praćenja zraka TED, TSD i TMD u 6H-SiC aksijalno izrezanim uzorcima pod geometrijom padanja.
Slika 24: prikazuje rendgenske topološke slike deflektiranih TSD-ova na različitim stranama izokliničke linije na 4H-SiC pločici i odgovarajuće slike simulacije praćenja zraka.
Ovaj je članak samo za akademsko dijeljenje. Ako postoji bilo kakvo kršenje, kontaktirajte nas da ga izbrišemo.
Vrijeme objave: 18. lipnja 2024