Ερευνητικό υπόβαθρο
Σημασία εφαρμογής του καρβιδίου του πυριτίου (SiC): Ως υλικό ημιαγωγού ευρείας ζώνης, το καρβίδιο του πυριτίου έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή λόγω των εξαιρετικών ηλεκτρικών του ιδιοτήτων (όπως μεγαλύτερο διάκενο ζώνης, υψηλότερη ταχύτητα κορεσμού ηλεκτρονίων και θερμική αγωγιμότητα). Αυτές οι ιδιότητες το κάνουν να χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή συσκευών υψηλής συχνότητας, υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής ισχύος, ειδικά στον τομέα των ηλεκτρονικών ισχύος.
Επίδραση κρυσταλλικών ελαττωμάτων: Παρά αυτά τα πλεονεκτήματα του SiC, τα ελαττώματα στους κρυστάλλους παραμένουν ένα σημαντικό πρόβλημα που εμποδίζει την ανάπτυξη συσκευών υψηλής απόδοσης. Αυτά τα ελαττώματα μπορεί να προκαλέσουν υποβάθμιση της απόδοσης της συσκευής και να επηρεάσουν την αξιοπιστία της συσκευής.
Τεχνολογία τοπολογικής απεικόνισης ακτίνων Χ: Προκειμένου να βελτιστοποιηθεί η ανάπτυξη των κρυστάλλων και να κατανοηθεί ο αντίκτυπος των ελαττωμάτων στην απόδοση της συσκευής, είναι απαραίτητος ο χαρακτηρισμός και η ανάλυση της διαμόρφωσης ελαττώματος στους κρυστάλλους SiC. Η τοπολογική απεικόνιση ακτίνων Χ (ειδικά χρησιμοποιώντας δέσμες ακτινοβολίας σύγχροτρον) έχει γίνει μια σημαντική τεχνική χαρακτηρισμού που μπορεί να παράγει εικόνες υψηλής ανάλυσης της εσωτερικής δομής του κρυστάλλου.
Ερευνητικές ιδέες
Βασισμένο στην τεχνολογία προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων: Το άρθρο προτείνει τη χρήση τεχνολογίας προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων που βασίζεται στον μηχανισμό αντίθεσης προσανατολισμού για την προσομοίωση της αντίθεσης ελαττώματος που παρατηρείται σε πραγματικές τοπολογικές εικόνες ακτίνων Χ. Αυτή η μέθοδος έχει αποδειχθεί ότι είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος μελέτης των ιδιοτήτων των κρυσταλλικών ελαττωμάτων σε διάφορους ημιαγωγούς.
Βελτίωση της τεχνολογίας προσομοίωσης: Προκειμένου να προσομοιωθούν καλύτερα οι διαφορετικές εξαρθρώσεις που παρατηρούνται στους κρυστάλλους 4H-SiC και 6H-SiC, οι ερευνητές βελτίωσαν την τεχνολογία προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων και ενσωμάτωσαν τα αποτελέσματα της χαλάρωσης της επιφάνειας και της φωτοηλεκτρικής απορρόφησης.
Περιεχόμενο έρευνας
Ανάλυση τύπου εξάρθρωσης: Το άρθρο ανασκοπεί συστηματικά τον χαρακτηρισμό διαφορετικών τύπων εξαρθρώσεων (όπως εξαρθρήματα βιδών, εξαρθρήματα ακμών, μικτές εξαρθρώσεις, εξαρθρήματα βασικού επιπέδου και εξαρθρήματα τύπου Frank) σε διαφορετικούς πολυτύπους SiC (συμπεριλαμβανομένων 4Η και 6Η) χρησιμοποιώντας ανίχνευση ακτίνων τεχνολογία προσομοίωσης.
Εφαρμογή τεχνολογίας προσομοίωσης: Μελετάται η εφαρμογή της τεχνολογίας προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων σε διαφορετικές συνθήκες δέσμης όπως η τοπολογία ασθενούς δέσμης και η τοπολογία επίπεδων κυμάτων, καθώς και ο τρόπος προσδιορισμού του αποτελεσματικού βάθους διείσδυσης των εξαρθρώσεων μέσω τεχνολογίας προσομοίωσης.
Συνδυασμός πειραμάτων και προσομοιώσεων: Συγκρίνοντας τις πειραματικά ληφθείσες τοπολογικές εικόνες ακτίνων Χ με τις προσομοιωμένες εικόνες, επαληθεύεται η ακρίβεια της τεχνολογίας προσομοίωσης στον προσδιορισμό του τύπου εξάρθρωσης, του διανύσματος Burgers και της χωρικής κατανομής των εξαρθρώσεων στον κρύσταλλο.
Συμπεράσματα έρευνας
Αποτελεσματικότητα της τεχνολογίας προσομοίωσης: Η μελέτη δείχνει ότι η τεχνολογία προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων είναι μια απλή, μη καταστροφική και σαφής μέθοδος για την αποκάλυψη των ιδιοτήτων διαφορετικών τύπων εξαρθρώσεων στο SiC και μπορεί να εκτιμήσει αποτελεσματικά το πραγματικό βάθος διείσδυσης των εξαρθρώσεων.
Ανάλυση διαμόρφωσης 3D εξάρθρωσης: Μέσω της τεχνολογίας προσομοίωσης, μπορεί να πραγματοποιηθεί ανάλυση διαμόρφωσης 3D εξάρθρωσης και μέτρηση πυκνότητας, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση της συμπεριφοράς και της εξέλιξης των εξαρθρώσεων κατά την ανάπτυξη των κρυστάλλων.
Μελλοντικές εφαρμογές: Η τεχνολογία προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων αναμένεται να εφαρμοστεί περαιτέρω στην τοπολογία υψηλής ενέργειας καθώς και στην τοπολογία ακτίνων Χ που βασίζεται σε εργαστήριο. Επιπλέον, αυτή η τεχνολογία μπορεί επίσης να επεκταθεί στην προσομοίωση χαρακτηριστικών ελαττωμάτων άλλων πολυτύπων (όπως 15R-SiC) ή άλλων υλικών ημιαγωγών.
Επισκόπηση εικόνας
Εικ. 1: Σχηματικό διάγραμμα της διάταξης τοπολογικής απεικόνισης ακτινοβολίας σύγχροτρον ακτίνων Χ, συμπεριλαμβανομένης της γεωμετρίας μετάδοσης (Laue), της γεωμετρίας αντίστροφης ανάκλασης (Bragg) και της γεωμετρίας πρόσπτωσης βόσκησης. Αυτές οι γεωμετρίες χρησιμοποιούνται κυρίως για την καταγραφή τοπολογικών εικόνων ακτίνων Χ.
Εικ. 2: Σχηματικό διάγραμμα περίθλασης ακτίνων Χ της παραμορφωμένης περιοχής γύρω από την εξάρθρωση του κοχλία. Αυτό το σχήμα εξηγεί τη σχέση μεταξύ της προσπίπτουσας δέσμης (s0) και της περιθλαμένης δέσμης (sg) με το κανονικό τοπικό επίπεδο περίθλασης (n) και την τοπική γωνία Bragg (θB).
Εικ. 3: Εικόνες τοπογραφίας ακτίνων Χ με οπίσθια ανάκλαση μικροσωλήνων (MPs) σε γκοφρέτα 6H–SiC και η αντίθεση μιας προσομοιωμένης εξάρθρωσης βίδας (b = 6c) υπό τις ίδιες συνθήκες περίθλασης.
Εικ. 4: Ζεύγη μικροσωλήνων σε μια οπισθοανακλαστική τοπογραφική εικόνα μιας γκοφρέτας 6H–SiC. Οι εικόνες των ίδιων MP με διαφορετικές αποστάσεις και MP σε αντίθετες κατευθύνσεις εμφανίζονται με προσομοιώσεις ανίχνευσης ακτίνων.
Εικ. 5: Εμφανίζονται εικόνες τοπογραφίας ακτίνων Χ επίπτωσης βόσκησης από εξαρθρήματα βιδών κλειστού πυρήνα (TSDs) σε γκοφρέτα 4H–SiC. Οι εικόνες δείχνουν βελτιωμένη αντίθεση άκρων.
Εικ. 6: Προσομοιώσεις ανίχνευσης ακτίνων της συχνότητας βόσκησης Εμφανίζονται εικόνες τοπογραφίας ακτίνων Χ αριστερόχειρων και δεξιόχειρων 1c TSD σε μια γκοφρέτα 4H–SiC.
Εικ. 7: Εμφανίζονται προσομοιώσεις ανίχνευσης ακτίνων των TSD σε 4H–SiC και 6H–SiC, που δείχνουν εξαρθρήματα με διαφορετικούς φορείς Burgers και πολυτύπους.
Εικ. 8: Δείχνει τη συχνότητα βόσκησης τοπολογικές εικόνες ακτίνων Χ διαφορετικών τύπων εξαρθρώσεων ακμών σπειρώματος (TED) σε γκοφρέτες 4H-SiC και τις τοπολογικές εικόνες TED που προσομοιώνονται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ανίχνευσης ακτίνων.
Εικ. 9: Δείχνει τις τοπολογικές εικόνες οπίσθιας ανάκλασης ακτίνων Χ διαφόρων τύπων TED σε γκοφρέτες 4H-SiC και την προσομοιωμένη αντίθεση TED.
Εικ. 10: Δείχνει τις εικόνες προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων μικτών εξαρθρώσεων νήματος (TMDs) με συγκεκριμένα διανύσματα Burgers και τις πειραματικές τοπολογικές εικόνες.
Εικ. 11: Δείχνει τις τοπολογικές εικόνες οπίσθιας ανάκλασης εξαρθρώσεων βασικού επιπέδου (BPDs) σε γκοφρέτες 4H-SiC και το σχηματικό διάγραμμα του προσομοιωμένου σχηματισμού αντίθεσης εξάρθρωσης ακμών.
Εικ. 12: Δείχνει τις εικόνες προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων δεξιόστροφων ελικοειδών BPDs σε διαφορετικά βάθη λαμβάνοντας υπόψη τη χαλάρωση της επιφάνειας και τα φαινόμενα φωτοηλεκτρικής απορρόφησης.
Εικ. 13: Δείχνει τις εικόνες προσομοίωσης ιχνηλάτησης ακτίνων δεξιόστροφων ελικοειδών BPDs σε διαφορετικά βάθη και τη συχνότητα βόσκησης τοπολογικών εικόνων ακτίνων Χ.
Εικ. 14: Δείχνει το σχηματικό διάγραμμα των εξαρθρώσεων του βασικού επιπέδου προς οποιαδήποτε κατεύθυνση σε γκοφρέτες 4H-SiC και τον τρόπο προσδιορισμού του βάθους διείσδυσης μετρώντας το μήκος προβολής.
Εικ. 15: Η αντίθεση των BPDs με διαφορετικά διανύσματα Burgers και κατευθύνσεις γραμμής στις τοπολογικές εικόνες ακτίνων Χ συχνότητας βόσκησης και τα αντίστοιχα αποτελέσματα προσομοίωσης ιχνηλάτησης ακτίνων.
Εικ. 16: Εμφανίζεται η εικόνα προσομοίωσης ιχνηλάτησης ακτίνων του δεξιόστροφου εκτροπής TSD στη γκοφρέτα 4H-SiC και η τοπολογική εικόνα ακτίνων Χ συχνότητας βόσκησης.
Εικ. 17: Παρουσιάζεται η προσομοίωση ιχνηλάτησης ακτίνων και η πειραματική εικόνα της εκτροπής TSD στη δισκοθήκη 4H-SiC μετατόπισης 8°.
Εικ. 18: Εμφανίζονται οι εικόνες προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων των εκτροπών TSD και TMD με διαφορετικά διανύσματα Burgers αλλά την ίδια κατεύθυνση γραμμής.
Εικ. 19: Εμφανίζεται η εικόνα προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων των εξαρθρώσεων τύπου Frank και η αντίστοιχη τοπολογική εικόνα ακτίνων Χ συχνότητας βόσκησης.
Εικ. 20: Εμφανίζονται η τοπολογική εικόνα ακτίνων Χ της εκπεμπόμενης λευκής δέσμης του μικροσωλήνα στη γκοφρέτα 6H-SiC και η εικόνα προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων.
Εικ. 21: Εμφανίζεται η μονοχρωματική τοπολογική εικόνα ακτίνων Χ επίπτωσης βόσκησης του αξονικά κομμένου δείγματος του 6H-SiC και η εικόνα προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων των BPDs.
Εικ. 22: δείχνει τις εικόνες προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων των BPD σε δείγματα αξονικής κοπής 6H-SiC σε διαφορετικές γωνίες πρόσπτωσης.
Εικ. 23: δείχνει τις εικόνες προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων των TED, TSD και TMD σε δείγματα αξονικής κοπής 6H-SiC υπό γεωμετρία συχνότητας βόσκησης.
Εικ. 24: δείχνει τις τοπολογικές εικόνες ακτίνων Χ εκτροπών TSD σε διαφορετικές πλευρές της ισοκλινικής γραμμής στη γκοφρέτα 4H-SiC και τις αντίστοιχες εικόνες προσομοίωσης ανίχνευσης ακτίνων.
Αυτό το άρθρο είναι μόνο για ακαδημαϊκή κοινή χρήση. Εάν υπάρχει οποιαδήποτε παράβαση, επικοινωνήστε μαζί μας για να τη διαγράψουμε.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-18-2024