በሲሲ ክሪስታል ውስጥ ያለው የመፈናቀል አወቃቀሩን በጨረር ፍለጋ ሲሙሌሽን በኤክስ ሬይ ቶፖሎጂካል ምስል በመታገዝ ትንተና

የምርምር ዳራ

የሲሊኮን ካርቦዳይድ (ሲሲሲ) የትግበራ አስፈላጊነት: እንደ ሰፊ ባንድጋፕ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁስ ፣ ሲሊኮን ካርበይ በጣም ጥሩ የኤሌክትሪክ ባህሪያቱ (እንደ ትልቅ ባንድጋፕ ፣ ከፍተኛ የኤሌክትሮን ሙሌት ፍጥነት እና የሙቀት አማቂነት) ከፍተኛ ትኩረትን ስቧል። እነዚህ ባህሪያት በከፍተኛ-ድግግሞሽ, ከፍተኛ ሙቀት እና ከፍተኛ ኃይል ያላቸው መሳሪያዎችን በማምረት በተለይም በኤሌክትሪክ ኃይል ኤሌክትሮኒክስ መስክ ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ እንዲውሉ ያደርጉታል.

የክሪስታል ጉድለቶች ተጽእኖ፡ እነዚህ የሲሲ ጥቅሞች ቢኖሩም፣ በክሪስታል ውስጥ ያሉ ጉድለቶች ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን መሳሪያዎች እንዳይፈጠሩ የሚከለክሉ ዋና ​​ችግሮች ናቸው። እነዚህ ጉድለቶች የመሳሪያውን የአፈፃፀም ውድቀት ሊያስከትሉ እና የመሳሪያውን አስተማማኝነት ሊጎዱ ይችላሉ.
የኤክስሬይ ቶፖሎጂካል ኢሜጂንግ ቴክኖሎጂ፡- የክሪስታል እድገትን ለማመቻቸት እና ጉድለቶች በመሳሪያው አፈጻጸም ላይ የሚኖራቸውን ተፅእኖ ለመረዳት በሲሲ ክሪስታሎች ውስጥ ያለውን ጉድለት ውቅረት መለየት እና መተንተን ያስፈልጋል። የኤክስሬይ ቶፖሎጂካል ኢሜጂንግ (በተለይ የሲንክሮሮን ጨረር ጨረር በመጠቀም) የክሪስታል ውስጣዊ መዋቅር ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን ምስሎችን መፍጠር የሚችል ጠቃሚ የባህሪ ቴክኒክ ሆኗል።
የምርምር ሀሳቦች
በጨረር መፈለጊያ የማስመሰል ቴክኖሎጂ ላይ የተመሰረተ፡ ጽሑፉ በትክክለኛ የኤክስሬይ ቶፖሎጂካል ምስሎች ላይ የሚታየውን ጉድለት ንፅፅር ለማስመሰል በኦሬንቴሽን ንፅፅር ዘዴ ላይ የተመሰረተ የጨረር ፍለጋ የማስመሰል ቴክኖሎጂን መጠቀም እንዳለበት ሀሳብ አቅርቧል። ይህ ዘዴ በተለያዩ ሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ያሉትን የክሪስታል ጉድለቶች ባህሪያት ለማጥናት ውጤታማ መንገድ እንደሆነ ተረጋግጧል.
የማስመሰል ቴክኖሎጂን ማሻሻል፡ በ 4H-SiC እና 6H-SiC crystals ውስጥ የተስተዋሉትን የተለያዩ መዘበራረቆች በተሻለ ሁኔታ ለመምሰል ተመራማሪዎቹ የጨረር ፍለጋ የማስመሰል ቴክኖሎጂን አሻሽለው የወለል መዝናናት እና የፎቶ ኤሌክትሪክ መምጠጥን ተፅእኖዎች አካትተዋል።
የምርምር ይዘት
የመፈናቀሉ አይነት ትንተና፡ ጽሑፉ በተለያዩ የሳይሲ ዓይነቶች (4H እና 6H ን ጨምሮ) የጨረር ፍለጋን በመጠቀም የተለያዩ የመፈናቀል ዓይነቶችን ባህሪ (እንደ ስክሪፕት መፈናቀል፣ የጠርዝ መፈናቀል፣ የተቀላቀለ መፈናቀል፣ የመሠረታዊ አውሮፕላን መፈናቀል እና የፍራንክ አይነት መፈናቀል) ባህሪን በዘዴ ይገመግማል። የማስመሰል ቴክኖሎጂ.
የማስመሰል ቴክኖሎጂ አተገባበር፡ በተለያዩ የጨረር ሁኔታዎች እንደ ደካማ የጨረር ቶፖሎጂ እና የአውሮፕላን ሞገድ ቶፖሎጂ፣ እንዲሁም የማስመሰል ቴክኖሎጂን በመጠቀም የመፈናቀልን ውጤታማ የመግቢያ ጥልቀት እንዴት መወሰን እንደሚቻል የጨረር ፍለጋ የማስመሰል ቴክኖሎጂ አተገባበር ተጠንቷል።
ሙከራዎች እና አስመስሎዎች ጥምረት፡- በሙከራ የተገኙትን የኤክስሬይ ቶፖሎጂካል ምስሎችን ከተመሳሳይ ምስሎች ጋር በማነፃፀር የማስመሰል ቴክኖሎጂ ትክክለኛነት የመለያየትን አይነት፣ የበርገር ቬክተር እና በክሪስታል ውስጥ ያለው የቦታ ስርጭት ተረጋግጧል።
የምርምር መደምደሚያዎች
የማስመሰል ቴክኖሎጂ ውጤታማነት፡ ጥናቱ እንደሚያሳየው የሬይ ትራሲንግ ሲሙሌሽን ቴክኖሎጂ በሲሲ ውስጥ የተለያዩ የመፈናቀል ዓይነቶችን ባህሪያት ለመግለጥ ቀላል፣ የማያበላሽ እና የማያሻማ ዘዴ ሲሆን ውጤታማ የሆነ የመፈናቀል ጥልቀት ሊገምት ይችላል።
የ3-ል መፈናቀል ውቅረት ትንተና፡ በሲሙሌሽን ቴክኖሎጂ፣ 3D dislocation ውቅር ትንተና እና ጥግግት መለካት ይቻላል፣ይህም በክሪስታል እድገት ወቅት የመፈናቀልን ባህሪ እና ዝግመተ ለውጥን ለመረዳት ወሳኝ ነው።
የወደፊት አፕሊኬሽኖች፡ የሬይ ትራሲንግ የማስመሰል ቴክኖሎጂ ለከፍተኛ ሃይል ቶፖሎጂ እንዲሁም ላብራቶሪ ላይ የተመሰረተ የኤክስሬይ ቶፖሎጂ የበለጠ ተግባራዊ ይሆናል ተብሎ ይጠበቃል። በተጨማሪም ፣ ይህ ቴክኖሎጂ የሌሎች ፖሊታይፕስ (እንደ 15R-SiC ያሉ) ወይም ሌሎች ሴሚኮንዳክተር ቁሶች ጉድለት ያላቸውን ባህሪያት ለማስመሰል ሊራዘም ይችላል።
ምስል አጠቃላይ እይታ

ምስል 1፡ የማመሳሰል (Laue) ጂኦሜትሪ፣ የተገላቢጦሽ ነጸብራቅ (ብራግ) ጂኦሜትሪ እና የግጦሽ ክስተት ጂኦሜትሪ ጨምሮ የሲንክሮሮን ጨረሮች የኤክስሬይ ቶፖሎጂካል ምስል አቀማመጥ ንድፍ። እነዚህ ጂኦሜትሪዎች በዋናነት የኤክስሬይ ቶፖሎጂካል ምስሎችን ለመመዝገብ ያገለግላሉ።

ምስል 2፡ በ screw dislocation ዙሪያ ያለው የተዛባ አካባቢ የኤክስሬይ ዲያግራም ንድፍ። ይህ አኃዝ በአደጋው ​​ጨረር (s0) እና በተሰነጠቀው ጨረር (sg) ከአካባቢው ዲስፍራክሽን አውሮፕላን መደበኛ (n) እና ከአካባቢው ብራግ አንግል (θB) ጋር ያለውን ግንኙነት ያብራራል።

ምስል 3፡ የኋላ ነጸብራቅ የኤክስሬይ መልክዓ ምድራዊ አቀማመጥ የማይክሮፒፕስ ምስሎች (MPs) በ6H–SiC wafer ላይ እና በተመሳሳዩ የልዩነት ሁኔታዎች ውስጥ የተመሰለውን የስክሪፕት መበታተን (b = 6c) ንፅፅር።

ምስል 4፡ የማይክሮ ፓይፕ ጥንዶች የ6H–SiC ዋፈር የኋላ ነጸብራቅ የመሬት አቀማመጥ ምስል። ተመሳሳይ የፓርላማ አባላት የተለያየ ክፍተት ያላቸው እና MPs በተቃራኒ አቅጣጫዎች የሚታዩት በጨረር ፍለጋ ሲሙሌሽን ነው።

ምስል 5፡ የግጦሽ ክስተት የኤክስሬይ መልክዓ ምድራዊ አቀማመጥ ምስሎች በ4H–SiC Wafer ላይ የተዘጉ ኮር ስክሪፕስ ዲስሎኬሽን (TSDs) ምስሎች ይታያሉ። ምስሎቹ የተሻሻለ የጠርዝ ንፅፅርን ያሳያሉ።

ምስል 6፡ የግጦሽ ክስተት የሬይ መፈለጊያ ማስመሰሎች የግራ እና የቀኝ እጅ 1c ቲኤስዲዎች በ4H–SiC ዋፈር ላይ ይታያሉ።

ምስል 7፡ በ4H–SiC እና 6H–SiC ውስጥ ያሉ የቲኤስዲዎች የሬይ ፍለጋ ማስመሰያዎች ታይተዋል፣ ይህም ከተለያዩ የበርገር ቬክተሮች እና ፖሊታይፕዎች ጋር መፈናቀልን ያሳያል።

ምስል 8፡ የግጦሽ ክስተትን የኤክስሬይ ቶፖሎጂካል ምስሎች በ4H-SiC wafers ላይ የተለያዩ አይነት የክርክር ጠርዝ ዲስሎኬሽን (TEDs) እና የ TED ቶፖሎጂካል ምስሎች የጨረር መፈለጊያ ዘዴን በመጠቀም ያሳያል።

ምስል 9፡ የኤክስሬይ የኋላ ነጸብራቅ ቶፖሎጂካል ምስሎችን በ 4H-SiC wafers ላይ የተለያዩ የ TED አይነቶችን እና የተመሰለውን የ TED ንፅፅር ያሳያል።

ምስል 10፡ የጨረር መፈለጊያ የማስመሰል ምስሎችን ከልዩ የበርገር ቬክተሮች ጋር የተቀላቀሉ የክርክር ዲስሎኬሽን (TMDs) እና የሙከራ ቶፖሎጂካል ምስሎችን ያሳያል።

ምስል 11: በ 4H-SiC wafers ላይ ያለውን የጀርባ ነጸብራቅ ቶፖሎጂካል ምስሎችን የባሳል አውሮፕላን ማፈናቀልን (BPDs) እና የተመሰለውን የጠርዝ መበታተን ንፅፅር ምስረታ ንድፍ ያሳያል።

ምስል 12፡ የላይን ዘና እና የፎቶ ኤሌክትሪክ መምጠጥ ውጤቶችን ግምት ውስጥ በማስገባት የቀኝ እጅ ሄሊካል ቢፒዲዎች በተለያዩ ጥልቀት የጨረር ፍለጋ የማስመሰል ምስሎችን ያሳያል።

ምስል 13፡ የቀኝ እጅ ሄሊካል ቢፒዲዎችን በተለያየ ጥልቀት እና የግጦሽ ክስተት የኤክስሬይ ቶፖሎጂካል ምስሎችን የጨረር ፍለጋ የማስመሰል ምስሎችን ያሳያል።

ምስል 14፡ በ 4H-SiC wafers ላይ በማንኛውም አቅጣጫ የባሳል አውሮፕላን መፈናቀልን እና የፕሮጀክሽን ርዝማኔን በመለካት የመግቢያውን ጥልቀት እንዴት እንደሚወሰን የሚያሳይ ንድፍ ያሳያል።

ምስል 15፡ የቢፒዲዎች ንፅፅር ከተለያዩ የበርገር ቬክተር እና የመስመር አቅጣጫዎች በግጦሽ ክስተት የኤክስሬይ ቶፖሎጂካል ምስሎች እና ተዛማጅ የጨረር ፍለጋ የማስመሰል ውጤቶች።

ምስል 16፡ በ4H-SiC ዋፈር ላይ የቀኝ እጁ የተዘበራረቀ TSD እና የግጦሽ ክስተት የኤክስሬይ ቶፖሎጂካል ምስል የጨረር መፈለጊያ የማስመሰል ምስል ይታያል።

ምስል 17፡ የጨረር መፈለጊያ ማስመሰል እና የተዘበራረቀ TSD የሙከራ ምስል በ8°ማካካሻ 4H-SiC wafer ላይ ይታያል።

ምስል 18፡ የተገላቢጦሹ TSD እና TMD ዎች የተለያዩ የበርገር ቬክተር ያላቸው የጨረር ፍለጋ የማስመሰል ምስሎች ግን ተመሳሳይ የመስመር አቅጣጫ ይታያሉ።

ምስል 19፡ የፍራንክ አይነት መፈናቀልን የሚያሳይ የጨረር ፍለጋ ምስል እና ተዛማጅ የግጦሽ ክስተት የኤክስሬይ ቶፖሎጂካል ምስል ይታያል።

ምስል 20፡ የተላለፈው ነጭ ጨረር በ6H-SiC wafer ላይ ያለው የማይክሮ ፓይፕ የቶፖሎጂካል ምስል እና የጨረር መፈለጊያ የማስመሰል ምስል ይታያል።

ምስል 21፡ የግጦሽ ክስተት ሞኖክሮማቲክ ኤክስ ሬይ ቶፖሎጂካል ምስል የ6H-SiC axially የተቆረጠ ናሙና እና የቢፒዲዎች የጨረር ፍለጋ የማስመሰል ምስል ይታያል።

ምስል 22፡ የቢፒዲዎችን የጨረር ፍለጋ የማስመሰል ምስሎች በ6H-SiC axially የተቆረጡ ናሙናዎች በተለያዩ የአደጋ ማዕዘኖች ያሳያል።

ምስል 23፡ የ TED፣ TSD እና TMDs የጨረር ፍለጋ የማስመሰል ምስሎችን በ6H-SiC ዘንግ የተቆረጡ ናሙናዎች በግጦሽ ክስተት ጂኦሜትሪ ስር ያሳያል።

ምስል 24፡ በተለያዩ የአይዞክሊኒክ መስመር በ4H-SiC Wafer እና ተዛማጅ የጨረር መፈለጊያ የማስመሰል ምስሎች ላይ የተገለሉ ቲኤስዲዎች የኤክስሬይ ቶፖሎጂካል ምስሎችን ያሳያል።

ይህ ጽሑፍ ለአካዳሚክ መጋራት ብቻ ነው። ማንኛውም ጥሰት ካለ ለመሰረዝ እባክዎ ያነጋግሩን።