文档介绍：西安电子科技大学
博士学位论文
非故意掺杂4H-SiC本征缺陷及退火特性研究
姓名:程萍
申请学位级别:博士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:张玉明
20100401
摘要基础上计算了本征缺陷碳空位、硅空位⒖瘴欢悟、碳空位反碳空位的缺陷能级;隐在禁带中引入位于~的缺陷能级;、隐蚝灰﨏篿比龋莍。⒙紺和比,这与实验结果吻合较好。高质量的半绝缘牧显诩傻缏芬约吧淦倒β蔒凸β蔖器件等方面的应用具有十分重要的地位,它既可用作器件的衬底,又可作为器件间的隔离,同时还可以作为牧系某牡撞牧稀S捎诰哂懈叩牡缱杪剩刖挡牧表征存在一定的难度。因此,高质量牧现斜菊魅毕莸奶匦猿晌Q芯堪刖牧系囊桓鋈鹊阄侍狻D壳埃逃酶咧柿堪刖甋材料多是采用物理气相运输法和高温化学气相沉积法制备,虽然实验研究了这些材料中本征缺陷的种类、结构及退火特性,但研究结果却存在较大的差异。∧さ难芯恳丫〉;同时对于这些深能级本征缺陷,由于不同样品中差异较大,因此对于本征缺陷深能级的起源还没有定论,国际上的争议也比较大。在此背景下,<菊魅毕莸牡缱咏峁辜靶成能和室温平衡浓度进行了计算;。主要的研究结果如下:捎肅D馊砑扑懔死硐牖浔甋的电子结构,=峁砻鳎甋是一种间接带隙半导体材料,导带底和价带顶分别位于布里渊区的虶点处,.,比实验值低,这主要是由于计算过程中采用的广义梯度近似引起的;缺陷在禁带中形成了分别位于#.偷~以及缺陷在禁带中形成的缺陷能级分别位于#.。.和#.处。同时,理论计算结果认为几种本征缺陷的形成能由小到大的变化顺序为芯苛朔枪室獠粼甋材料本征缺陷的低温电子顺磁共振特性:暗场条件下,材料的电子顺磁共振谱具有明显的各向异性,较高的测试温度、晶体的晶格结构和缺陷浓度的不均匀分布是造成谱线半高宽较大及峰谷不对称现象的主要原因。通过电子顺磁共振理论计算可知,样品中本征缺陷是由碳空位及其络合物的混合物所组成,这与理论计算结果一致。当氙光激励时,样品本征缺陷的电子顺磁共振特性发生了变化,光触发后样
侧峰具有本征缺陷中硅空位莍吞伎瘴灰环刺伎瘴欢的特征。光激励作用品的电子顺磁共振主峰上出现了两个侧峰,对侧峰的噶拷屑扑惴⑾郑饬礁为光激励作用使样品中的本征缺陷浓度及分布发生了变化,而本征缺陷种类与原始样品的基本一致。随着光激励时间的延长,电子顺磁共振主峰上的两个侧峰消失,且电子顺磁共振强度也随之发生周期性变化,但变化幅度越来越小;当光激励时间为保缱铀炒殴舱袂慷却锏阶畲螅庵饕J怯捎诠饧だ饔檬贡治隽吮菊魅毕莸牡臀鹿庵路⒐馓匦裕时,⒐獯梅⒐⒐獯植冀咏咚狗植肌!盎坡躺ā狈光带形成的主要原因是样品中存在着大量的碳空位比及其扩展缺陷,是二者共同发生辐射复合作用的结果,该结果与电子顺磁共振测试结果一致。芯苛送嘶鸫矶匝分斜菊魅毕莸挠跋欤和嘶鸫砜捎行Ы档脱返牡子顺磁共振和光致发光强度,但本征缺陷类型与原始样品基本一致。当退火时间少于保孀磐嘶鹞露鹊纳叩缱铀炒殴舱窈凸庵路⒐馇慷染舷仍黾后减小的规律,毖分斜菊魅毕莸牡缱铀炒殴舱窈凸庵路⒐馇慷却锏阶大,该结果说明退火过程中,本征缺陷之间发生了强烈的相互作用和转化过程;当退火时间为时,样品的电子顺磁共振和光致发光结果与上述变化趋势完全不同,这主要是由于退火时间为时,除了本征缺陷之间的相互转化和络合作用外,退火处理过程中原子逸出,使疭仍龃蟠佣氪罅抗杩瘴型本征缺陷的影响不可忽略。退火温度及退火时间的选择可以显著影响材料中本建立了退火处理过程中本征缺陷的发光模型。在退火处理过程中,由于本征的原子逸出等因素的影响,样品的光致发光发光波长出现了发光峰“黄移”现象。产生“黄移”现象的主要因素有两个:首先是退火处理使样品中的本征缺陷发生相互靠近黄光段;其次是退火过程中引入的大量硅空位型本征缺陷,产生的与硅空位关键词:⒐馔嘶鸫肀菊魅毕萏伎位及其络合物兰下,电子顺磁共振谱的主峰未发生偏移现象,其峰值和线宽稍有变化,经分析认征缺陷发生了强烈的相互作用和转化过程。征缺陷的浓度。缺陷之间的相互作用、亚稳定型本征缺陷向稳定型本征缺陷的转化以及退火造成作用过程,形成不同尺寸的微观缺陷,这些缺陷属于深能级缺陷,辐射复合发光有关的络合物也是黄色光的主要发光源。
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