Background ng pananaliksik
Kahalagahan ng paggamit ng silicon carbide (SiC): Bilang isang malawak na bandgap na semiconductor na materyal, ang silicon carbide ay nakakaakit ng maraming atensyon dahil sa mahusay na mga katangian ng kuryente (tulad ng mas malaking bandgap, mas mataas na bilis ng saturation ng elektron at thermal conductivity). Dahil sa mga katangiang ito, malawak itong ginagamit sa paggawa ng high-frequency, high-temperatura at high-power na device, lalo na sa larangan ng power electronics.
Impluwensya ng mga depekto sa kristal: Sa kabila ng mga bentahe ng SiC, ang mga depekto sa mga kristal ay nananatiling isang pangunahing problema na humahadlang sa pagbuo ng mga aparatong may mataas na pagganap. Ang mga depektong ito ay maaaring magdulot ng pagkasira ng performance ng device at makaapekto sa pagiging maaasahan ng device.
Teknolohiya ng topological imaging ng X-ray: Upang ma-optimize ang paglaki ng kristal at maunawaan ang epekto ng mga depekto sa pagganap ng device, kinakailangan na tukuyin at suriin ang configuration ng depekto sa mga kristal ng SiC. Ang X-ray topological imaging (lalo na ang paggamit ng synchrotron radiation beams) ay naging isang mahalagang diskarte sa characterization na maaaring makabuo ng mga high-resolution na imahe ng panloob na istraktura ng kristal.
Pananaliksik ng mga ideya
Batay sa ray tracing simulation technology: Ang artikulo ay nagmumungkahi ng paggamit ng ray tracing simulation technology batay sa orientation contrast mechanism upang gayahin ang depektong contrast na naobserbahan sa aktwal na X-ray topological na mga imahe. Ang pamamaraang ito ay napatunayang isang epektibong paraan upang pag-aralan ang mga katangian ng mga depekto ng kristal sa iba't ibang mga semiconductor.
Pagpapahusay ng teknolohiya ng simulation: Upang mas mahusay na gayahin ang iba't ibang mga dislokasyon na naobserbahan sa 4H-SiC at 6H-SiC na mga kristal, pinahusay ng mga mananaliksik ang teknolohiya ng simulation ng ray tracing at isinama ang mga epekto ng relaxation sa ibabaw at photoelectric absorption.
Nilalaman ng pananaliksik
Pagsusuri ng uri ng dislokasyon: Sistematikong sinusuri ng artikulo ang paglalarawan ng iba't ibang uri ng mga dislokasyon (tulad ng mga dislokasyon ng tornilyo, mga dislokasyon sa gilid, magkahalong dislokasyon, mga dislokasyon ng basal na eroplano at mga dislokasyon ng uri ng Frank) sa iba't ibang polytype ng SiC (kabilang ang 4H at 6H) gamit ang ray tracing teknolohiya ng simulation.
Application ng simulation technology: Ang aplikasyon ng ray tracing simulation technology sa ilalim ng iba't ibang kondisyon ng beam tulad ng weak beam topology at plane wave topology, pati na rin kung paano matukoy ang epektibong penetration depth ng mga dislokasyon sa pamamagitan ng simulation technology ay pinag-aaralan.
Kumbinasyon ng mga eksperimento at simulation: Sa pamamagitan ng paghahambing ng nakuhang eksperimental na X-ray na topological na mga imahe sa mga simulate na larawan, ang katumpakan ng teknolohiya ng simulation sa pagtukoy ng uri ng dislokasyon, Burgers vector at ang spatial na pamamahagi ng mga dislokasyon sa kristal.
Mga konklusyon sa pananaliksik
Epektibo ng teknolohiya ng simulation: Ipinapakita ng pag-aaral na ang teknolohiya ng simulation ng ray tracing ay isang simple, hindi nakakasira at hindi malabo na paraan upang ipakita ang mga katangian ng iba't ibang uri ng mga dislokasyon sa SiC at maaaring epektibong matantya ang epektibong lalim ng pagtagos ng mga dislokasyon.
3D dislocation configuration analysis: Sa pamamagitan ng simulation technology, 3D dislocation configuration analysis at density measurement ay maaaring isagawa, na napakahalaga para sa pag-unawa sa gawi at ebolusyon ng mga dislokasyon sa panahon ng paglaki ng kristal.
Mga aplikasyon sa hinaharap: Ang teknolohiya ng pagsubaybay sa ray ng simulation ay inaasahang higit pang mailalapat sa topology na may mataas na enerhiya gayundin sa topology ng X-ray na nakabatay sa laboratoryo. Bilang karagdagan, ang teknolohiyang ito ay maaari ding palawigin sa simulation ng mga depektong katangian ng iba pang polytypes (tulad ng 15R-SiC) o iba pang semiconductor na materyales.
Pangkalahatang-ideya ng Figure
Fig. 1: Schematic diagram ng synchrotron radiation X-ray topological imaging setup, kabilang ang transmission (Laue) geometry, reverse reflection (Bragg) geometry, at grazing incidence geometry. Ang mga geometry na ito ay pangunahing ginagamit upang mag-record ng mga topological na imahe ng X-ray.
Fig. 2: Schematic diagram ng X-ray diffraction ng distorted area sa paligid ng screw dislocation. Ipinapaliwanag ng figure na ito ang kaugnayan sa pagitan ng incident beam (s0) at ang diffracted beam (sg) sa lokal na diffraction plane na normal (n) at ng lokal na Bragg angle (θB).
Fig. 3: Back-reflection X-ray topography na mga imahe ng micropipes (MPs) sa isang 6H–SiC wafer at ang contrast ng isang simulate screw dislocation (b = 6c) sa ilalim ng parehong mga kondisyon ng diffraction.
Fig. 4: Mga pares ng micropipe sa isang back-reflection topography na imahe ng isang 6H–SiC wafer. Ang mga larawan ng parehong mga MP na may magkakaibang mga puwang at mga MP sa magkasalungat na direksyon ay ipinapakita sa pamamagitan ng mga simulation ng ray tracing.
Fig. 5: Grazing incidence X-ray topography na mga larawan ng closed-core screw dislocations (TSDs) sa isang 4H–SiC wafer ay ipinapakita. Ang mga larawan ay nagpapakita ng pinahusay na kaibahan sa gilid.
Fig. 6: Ray tracing simulation ng grazing incidence X-ray topography na mga larawan ng left-handed at right-handed 1c TSDs sa isang 4H–SiC wafer.
Fig. 7: Ang mga simulation ng Ray tracing ng mga TSD sa 4H–SiC at 6H–SiC ay ipinapakita, na nagpapakita ng mga dislokasyon na may iba't ibang mga vector at polytype ng Burgers.
Fig. 8: Ipinapakita ang grazing incidence X-ray topological na imahe ng iba't ibang uri ng threading edge dislocations (TEDs) sa 4H-SiC wafers, at ang TED topological na imahe na na-simulate gamit ang ray tracing method.
Fig. 9: Ipinapakita ang X-ray back-reflection topological na imahe ng iba't ibang uri ng TED sa 4H-SiC wafers, at ang kunwa na TED contrast.
Fig. 10: Ipinapakita ang ray tracing simulation na mga imahe ng mixed threading dislocations (TMDs) na may mga partikular na vector ng Burgers, at ang mga pang-eksperimentong topological na imahe.
Fig. 11: Ipinapakita ang back-reflection topological na mga imahe ng basal plane dislocations (BPDs) sa 4H-SiC wafers, at ang schematic diagram ng simulated edge dislocation contrast formation.
Fig. 12: Ipinapakita ang ray tracing simulation na mga imahe ng mga right-handed helical BPD sa iba't ibang lalim na isinasaalang-alang ang pagpapahinga sa ibabaw at mga epekto ng photoelectric na pagsipsip.
Fig. 13: Ipinapakita ang ray tracing simulation na mga imahe ng right-handed helical BPD sa iba't ibang lalim, at ang grazing incidence na X-ray topological na imahe.
Fig. 14: Ipinapakita ang schematic diagram ng basal plane dislocations sa anumang direksyon sa 4H-SiC wafers, at kung paano matukoy ang penetration depth sa pamamagitan ng pagsukat ng projection length.
Fig. 15: Ang kaibahan ng mga BPD na may iba't ibang mga vector ng Burger at mga direksyon ng linya sa mga grazing incidence na X-ray topological na mga imahe, at ang kaukulang ray tracing simulation na mga resulta.
Fig. 16: Ang ray tracing simulation image ng right-handed deflected TSD sa 4H-SiC wafer, at ang grazing incidence X-ray topological image ay ipinapakita.
Fig. 17: Ang ray tracing simulation at pang-eksperimentong imahe ng na-deflect na TSD sa 8° offset na 4H-SiC wafer ay ipinapakita.
Fig. 18: Ang ray tracing simulation na mga imahe ng mga nalihis na TSD at TMD na may iba't ibang mga vector ng Burger ngunit ang parehong direksyon ng linya ay ipinapakita.
Fig. 19: Ang ray tracing simulation image ng Frank-type dislocations, at ang kaukulang grazing incidence X-ray topological image ay ipinapakita.
Fig. 20: Ang ipinadalang puting beam X-ray topological na imahe ng micropipe sa 6H-SiC wafer, at ang ray tracing simulation image ay ipinapakita.
Fig. 21: Ang grazing incidence na monochromatic X-ray topological na imahe ng axially cut sample ng 6H-SiC, at ang ray tracing simulation image ng mga BPD ay ipinapakita.
Fig. 22: ay nagpapakita ng ray tracing simulation na mga imahe ng BPD sa 6H-SiC axially cut sample sa iba't ibang anggulo ng insidente.
Fig. 23: ipinapakita ang ray tracing simulation na mga imahe ng TED, TSD at TMD sa 6H-SiC axially cut sample sa ilalim ng grazing incidence geometry.
Fig. 24: ipinapakita ang X-ray topological na mga imahe ng mga nalihis na TSD sa iba't ibang panig ng isoclinic line sa 4H-SiC wafer, at ang kaukulang ray tracing simulation na mga imahe.
Ang artikulong ito ay para lamang sa pagbabahagi ng akademiko. Kung mayroong anumang paglabag, mangyaring makipag-ugnayan sa amin upang tanggalin ito.
Oras ng post: Hun-18-2024