კვლევის ფონი
სილიციუმის კარბიდის (SiC) გამოყენების მნიშვნელობა: როგორც ფართო ზოლიანი ნახევარგამტარული მასალა, სილიციუმის კარბიდმა დიდი ყურადღება მიიპყრო თავისი შესანიშნავი ელექტრული თვისებების გამო (როგორიცაა უფრო დიდი ზოლები, ელექტრონის გაჯერების მაღალი სიჩქარე და თერმული გამტარობა). ეს თვისებები განაპირობებს მას ფართოდ გამოყენებას მაღალი სიხშირის, მაღალი ტემპერატურის და მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობების წარმოებაში, განსაკუთრებით ენერგეტიკული ელექტრონიკის სფეროში.
კრისტალური დეფექტების გავლენა: მიუხედავად SiC-ის ამ უპირატესობებისა, კრისტალების დეფექტები რჩება მთავარ პრობლემად, რაც ხელს უშლის მაღალი ხარისხის მოწყობილობების განვითარებას. ამ დეფექტებმა შეიძლება გამოიწვიოს მოწყობილობის მუშაობის დეგრადაცია და გავლენა მოახდინოს მოწყობილობის საიმედოობაზე.
რენტგენის ტოპოლოგიური გამოსახულების ტექნოლოგია: კრისტალების ზრდის ოპტიმიზაციისთვის და მოწყობილობის მუშაობაზე დეფექტების გავლენის გასაგებად, აუცილებელია SiC კრისტალებში დეფექტის კონფიგურაციის დახასიათება და ანალიზი. რენტგენის ტოპოლოგიური გამოსახულება (განსაკუთრებით სინქროტრონის გამოსხივების სხივების გამოყენებით) გახდა მნიშვნელოვანი დახასიათების ტექნიკა, რომელსაც შეუძლია ბროლის შიდა სტრუქტურის მაღალი გარჩევადობის გამოსახულების შექმნა.
კვლევის იდეები
სხივების მიკვლევის სიმულაციის ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული: სტატია გვთავაზობს სხივების მიკვლევის სიმულაციის ტექნოლოგიის გამოყენებას, რომელიც დაფუძნებულია ორიენტაციის კონტრასტის მექანიზმზე, რენტგენის ტოპოლოგიურ სურათებში დაფიქსირებული დეფექტის კონტრასტის სიმულაციისთვის. ეს მეთოდი დადასტურებულია, რომ ეფექტური საშუალებაა სხვადასხვა ნახევარგამტარებში კრისტალური დეფექტების თვისებების შესასწავლად.
სიმულაციური ტექნოლოგიის გაუმჯობესება: 4H-SiC და 6H-SiC კრისტალებში დაფიქსირებული სხვადასხვა დისლოკაციების უკეთ სიმულაციის მიზნით, მკვლევარებმა გააუმჯობესეს სხივების მიკვლევის სიმულაციის ტექნოლოგია და ჩაატარეს ზედაპირის რელაქსაციისა და ფოტოელექტრული შთანთქმის ეფექტი.
კვლევის შინაარსი
დისლოკაციის ტიპის ანალიზი: სტატია სისტემატურად მიმოიხილავს სხვადასხვა ტიპის დისლოკაციების (როგორიცაა ხრახნიანი დისლოკაციები, კიდეების დისლოკაციები, შერეული დისლოკაციები, ბაზალური სიბრტყის დისლოკაციები და ფრანკის ტიპის დისლოკაციები) დახასიათებას SiC-ის სხვადასხვა პოლიტიპებში (მათ შორის 4H და 6H) სხივების მიკვლევით. სიმულაციური ტექნოლოგია.
სიმულაციური ტექნოლოგიის გამოყენება: შესწავლილია სხივების მიკვლევის სიმულაციური ტექნოლოგიის გამოყენება სხივის სხვადასხვა პირობებში, როგორიცაა სუსტი სხივის ტოპოლოგია და სიბრტყე ტალღის ტოპოლოგია, ასევე როგორ განვსაზღვროთ დისლოკაციების ეფექტური შეღწევადობის სიღრმე სიმულაციური ტექნოლოგიით.
ექსპერიმენტებისა და სიმულაციების ერთობლიობა: ექსპერიმენტულად მიღებული რენტგენის ტოპოლოგიური გამოსახულებების იმიტირებულ გამოსახულებებთან შედარებით მოწმდება სიმულაციური ტექნოლოგიის სიზუსტე დისლოკაციის ტიპის, ბურგერის ვექტორისა და კრისტალში დისლოკაციების სივრცითი განაწილების განსაზღვრაში.
კვლევის დასკვნები
სიმულაციური ტექნოლოგიის ეფექტურობა: კვლევამ აჩვენა, რომ სხივების მოკვლევის სიმულაციური ტექნოლოგია არის მარტივი, არადესტრუქციული და ცალსახა მეთოდი SiC-ში სხვადასხვა ტიპის დისლოკაციების თვისებების გამოსავლენად და შეუძლია ეფექტურად შეაფასოს დისლოკაციების ეფექტური შეღწევადობის სიღრმე.
3D დისლოკაციის კონფიგურაციის ანალიზი: სიმულაციური ტექნოლოგიის საშუალებით შეიძლება შესრულდეს 3D დისლოკაციის კონფიგურაციის ანალიზი და სიმკვრივის გაზომვა, რაც გადამწყვეტია კრისტალური ზრდის დროს დისლოკაციების ქცევისა და ევოლუციის გასაგებად.
სამომავლო აპლიკაციები: სხივების მიკვლევის სიმულაციური ტექნოლოგია, სავარაუდოდ, შემდგომში იქნება გამოყენებული მაღალი ენერგიის ტოპოლოგიაში, ასევე ლაბორატორიაზე დაფუძნებულ რენტგენის ტოპოლოგიაში. გარდა ამისა, ეს ტექნოლოგია ასევე შეიძლება გაფართოვდეს სხვა პოლიტიპების (როგორიცაა 15R-SiC) ან სხვა ნახევარგამტარული მასალების დეფექტის მახასიათებლების სიმულაციაზე.
ფიგურის მიმოხილვა
ნახ. 1: სინქროტრონის გამოსხივების რენტგენის ტოპოლოგიური გამოსახულების დაყენების სქემატური დიაგრამა, გადაცემის (ლაუე) გეომეტრიის, საპირისპირო არეკვლის (ბრეგის) გეომეტრიის და ძოვების სიხშირის გეომეტრიის ჩათვლით. ეს გეომეტრიები ძირითადად გამოიყენება რენტგენის ტოპოლოგიური გამოსახულების ჩასაწერად.
ნახ. 2: ხრახნის დისლოკაციის გარშემო დამახინჯებული უბნის რენტგენის დიფრაქციის სქემატური დიაგრამა. ეს ფიგურა ხსნის ურთიერთობას დაცემის სხივს (s0) და დიფრაქციულ სხივს (sg) შორის დიფრაქციულ სიბრტყეს ნორმალურ (n) და ლოკალურ ბრაგის კუთხესთან (θB).
სურ. 3: მიკრომილების (MPs) რენტგენის ტოპოგრაფიული გამოსახულება 6H–SiC ვაფლზე და სიმულირებული ხრახნის დისლოკაციის კონტრასტი (b = 6c) იმავე დიფრაქციულ პირობებში.
სურ. 4: მიკრომილების წყვილები 6H–SiC ვაფლის უკანა არეკვლის ტოპოგრაფიულ გამოსახულებაში. ერთი და იგივე დეპუტატების გამოსახულებები სხვადასხვა ინტერვალით და დეპუტატები საპირისპირო მიმართულებით ნაჩვენებია სხივების მიკვლევის სიმულაციებით.
ნახ. 5: 4H–SiC ვაფლზე ნაჩვენებია დახურული ბირთვიანი ხრახნიანი დისლოკაციების (TSDs) რენტგენის ტოპოგრაფიული გამოსახულებები. გამოსახულებები აჩვენებს კიდეების გაძლიერებულ კონტრასტს.
სურ. 6: ძოვების სიხშირის სხივების მიკვლევის სიმულაციები ნაჩვენებია მარცხენა და მემარჯვენე 1c TSD-ის რენტგენის ტოპოგრაფიული სურათები 4H–SiC ვაფლზე.
ნახ. 7: TSD-ების სხივების მიკვლევის სიმულაციები 4H–SiC და 6H–SiC–ში ნაჩვენებია, რომელიც გვიჩვენებს დისლოკაციას სხვადასხვა ბურგერის ვექტორებთან და პოლიტიპებთან.
სურ. 8: გვიჩვენებს ძოვების სიხშირის რენტგენის ტოპოლოგიურ გამოსახულებებს სხვადასხვა ტიპის ხრახნიანი კიდეების დისლოკაციების (TED) 4H-SiC ვაფლებზე და TED ტოპოლოგიურ გამოსახულებებს სიმულირებული სხივების მიკვლევის მეთოდის გამოყენებით.
სურ. 9: გვიჩვენებს რენტგენის უკანა ასახვის ტოპოლოგიურ გამოსახულებებს სხვადასხვა ტიპის TED 4H-SiC ვაფლებზე და სიმულირებული TED კონტრასტი.
სურ. 10: გვიჩვენებს შერეული ძაფის დისლოკაციების (TMDs) სიმულაციური გამოსახულებები ბურგერის სპეციფიკურ ვექტორებთან და ექსპერიმენტულ ტოპოლოგიურ გამოსახულებებს.
სურ. 11: გვიჩვენებს ბაზალური სიბრტყის დისლოკაციების (BPDs) უკანა არეკვლის ტოპოლოგიურ გამოსახულებებს 4H-SiC ვაფლებზე და კიდეების დისლოკაციის სიმულირებული კონტრასტის წარმოქმნის სქემატურ დიაგრამას.
სურ. 12: გვიჩვენებს მარჯვენა სპირალური BPD-ების სხივების მიკვლევის სიმულაციური გამოსახულებების სხვადასხვა სიღრმეზე ზედაპირის რელაქსაციისა და ფოტოელექტრული შთანთქმის ეფექტების გათვალისწინებით.
სურ. 13: გვიჩვენებს მარჯვენა სპირალური BPD-ების სხივების მიკვლევის სიმულაციის სურათებს სხვადასხვა სიღრმეზე და ძოვების სიხშირის რენტგენის ტოპოლოგიურ გამოსახულებებს.
სურ. 14: გვიჩვენებს ბაზალური სიბრტყის დისლოკაციების სქემატურ დიაგრამას ნებისმიერი მიმართულებით 4H-SiC ვაფლებზე და როგორ განვსაზღვროთ შეღწევადობის სიღრმე პროექციის სიგრძის გაზომვით.
სურ. 15: BPD-ების კონტრასტი ბურგერის სხვადასხვა ვექტორებთან და ხაზის მიმართულებებთან ძოვების სიხშირის რენტგენის ტოპოლოგიურ გამოსახულებებში და შესაბამისი სხივების მიკვლევის სიმულაციის შედეგები.
სურ. 16: 4H-SiC ვაფლზე მარჯვენა გადახრილი TSD-ის სხივების მიკვლევის სიმულაციური სურათი და რენტგენის ტოპოლოგიური გამოსახულება ძოვების სიხშირეზეა ნაჩვენები.
ნახ. 17: ნაჩვენებია სხივების მიკვლევის სიმულაცია და გადახრილი TSD-ის ექსპერიმენტული გამოსახულება 8° ოფსეტური 4H-SiC ვაფლზე.
სურ. 18: ნაჩვენებია გადახრილი TSD და TMD-ების სხივების მიკვლევის სიმულაციური გამოსახულებები ბურგერის სხვადასხვა ვექტორებით, მაგრამ ერთი და იგივე ხაზის მიმართულებით.
სურ. 19: ნაჩვენებია ფრანკის ტიპის დისლოკაციების სხივების მიკვლევის სიმულაციური სურათი და შესაბამისი ძოვების სიხშირის რენტგენის ტოპოლოგიური სურათი.
სურ. 20: ნაჩვენებია მიკრომილის გადაცემული თეთრი სხივის რენტგენის ტოპოლოგიური გამოსახულება 6H-SiC ვაფლზე და სხივების მიკვლევის სიმულაციური სურათი.
ნახ. 21: ნაჩვენებია 6H-SiC-ის ღერძულად მოჭრილი ნიმუშის ძოვების მონოქრომატული რენტგენის ტოპოლოგიური გამოსახულება და BPD-ების სხივების მიკვლევის სიმულაციური სურათი.
სურ. 22: გვიჩვენებს BPD-ების სხივების მიკვლევის სიმულაციური გამოსახულებები 6H-SiC ღერძულად მოჭრილ ნიმუშებში სხვადასხვა დაცემის კუთხით.
სურ. 23: გვიჩვენებს TED, TSD და TMD-ების სხივების მიკვლევის სიმულაციური გამოსახულებები 6H-SiC ღერძულად მოჭრილ ნიმუშებში ძოვების სიხშირის გეომეტრიის ქვეშ.
სურ. 24: გვიჩვენებს გადახრილი TSD-ების რენტგენის ტოპოლოგიურ გამოსახულებებს იზოკლინიკური ხაზის სხვადასხვა მხარეს 4H-SiC ვაფლზე და შესაბამისი სხივების მიკვლევის სიმულაციური სურათები.
ეს სტატია განკუთვნილია მხოლოდ აკადემიური გაზიარებისთვის. თუ რაიმე დარღვევაა, გთხოვთ დაგვიკავშირდეთ მის წასაშლელად.
გამოქვეყნების დრო: ივნ-18-2024