SiC кристалдарындағы дислокация

SiC субстратта микроскопиялық ақаулар болуы мүмкін, мысалы, бұрандалы бұранданың дислокациясы (TSD), бұрандалы жиектердің дислокациясы (TED), негіз жазықтығының дислокациясы (BPD) және т.б. Бұл ақаулар атомдар деңгейіндегі атомдардың орналасуындағы ауытқулардан туындайды.

SiC кристалдары әдетте с осіне параллель немесе онымен кішкене бұрышта созылатын жолмен өседі, бұл с-жазықтығы базалық жазықтық ретінде де белгілі дегенді білдіреді. Кристаллдағы дислокацияның екі негізгі түрі бар. Дислокация сызығы негізгі жазықтыққа перпендикуляр болған кезде кристал тұқымдық кристалдан эпитаксиалды өсірілген кристалға дислокацияларды мұра етеді. Бұл дислокациялар енетін дислокациялар ретінде белгілі және Бернулли векторының дислокация сызығына бағдарлануына негізделген бұрандалы жиектер дислокациялары (TED) және бұрандалы бұрандалардың дислокациялары (TSD) деп жіктелуі мүмкін. Дислокация сызықтары да, Бронштед векторлары да базалық жазықтықта болатын дислокациялар базалық жазықтық дислокациялары (BPD) деп аталады. SiC кристалдарында композиттік дислокациялар да болуы мүмкін, олар жоғарыдағы дислокациялардың қосындысы болып табылады.

1. TED&TSD

Бұрандалы дислокациялар (TSDs) және бұрандалы жиектер дислокациялары (TEDs) сәйкесінше <0001> және 1/3<11-20> әртүрлі Burgers векторларымен [0001] өсу осі бойымен жүреді.

TSD және TED екеуі де субстраттан пластинаның бетіне дейін созылып, шағын шұңқыр тәрізді беттік мүмкіндіктерді жасай алады. Әдетте, TED тығыздығы шамамен 8 000-10 000 1/см2 құрайды, бұл TSD-ден 10 есе дерлік.

SiC эпитаксиалды өсу процесі кезінде TSD субстраттан ұзартылған TSD эпитаксиалды қабатына дейін созылады, субстрат жазықтығында басқа ақауларға айналуы және өсу осі бойымен таралуы мүмкін.

Көрсетілгендей, SiC эпитаксиалды өсу кезінде TSD қабаттасушы қабат ақауларына (SF) немесе субстрат жазықтығында сәбіз ақауларына айналады, ал эпитаксиалды қабаттағы TED эпитаксиалды өсу кезінде субстраттан мұраланған BPD-ден өзгеретіні көрсетілген.

2. BPD

SiC кристалдарының [0001] жазықтығында орналасқан базальды жазықтық дислокациялары (BPDs) 1/3 <11-20> Бургер векторына ие.

BPD SiC пластинкаларының бетінде сирек пайда болады. Бұлар әдетте 1500 1/см2 тығыздықта субстратта шоғырланған, ал эпитаксиалды қабаттағы олардың тығыздығы небәрі 10 1/см2 шамасында.

BPD тығыздығы SiC субстратының қалыңдығы артқан сайын төмендейтіні түсініледі. Фотолюминесценция (PL) көмегімен зерттелгенде, BPD сызықтық ерекшеліктерді көрсетеді. SiC эпитаксиалды өсу процесі кезінде ұзартылған BPD SF немесе TED-ге айналуы мүмкін.

Жоғарыда айтылғандардан SiC субстрат пластинасында ақаулар бар екені анық. Бұл ақаулар жұқа қабықшалардың эпитаксиалды өсіндісінде тұқым қуалауы мүмкін, бұл SiC құрылғысына өлімге әкелуі мүмкін. Бұл жоғары бұзылу өрісі, жоғары кері кернеу және төмен ағып кету тогы сияқты SiC артықшылықтарының жоғалуына әкелуі мүмкін. Бұдан басқа, бұл өнімнің біліктілік деңгейін төмендетуі мүмкін және сенімділіктің төмендеуіне байланысты SiC индустрияландыруға үлкен кедергілер тудыруы мүмкін.