Исследование процессов радиационного дефектообразования и радиационного легирования в слоях n- и p-типов карбида кремния, выращенных методом сублимационной эпитаксии

• Автор: Румянцев, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
§1.1 Основные физические свойства карбида кремния
§ 1.2 Технология получения объемных кристаллов и эпитаксиальных слоев
карбида кремния
§ 1.2.1. Получение эпитаксиальных слоёв карбида кремния методом
сублимации в открытой ростовой системе
§ 1.2.2. Метод химического осаждения карбида кремния из газовой фазы
§ 1.3 Основные легирующие примеси в карбиде кремния
§ 1.4 Собственные и радиационные дефекты в карбиде кремния
§ 1.4.1. Собственные и радиационные дефекты в в 6Н политипе
карбиде кремния
§ 1.4.2. Собственные и радиационные дефекты в в 4Н политипе карбиде кремния
ГЛАВА 2 РАДИАЦИОННОЕ ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЕ В КАРБИДЕ КРЕМНИЯ ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ ЕГО ПРОТОНАМИ И ЭЛЕКТРОНАМИ
§ 2.1 .Методика эксперимента
§2.1.1. Физические основы использованных экспериментальных методов
§ 2.1.2. Нестационарная емкостная спектроскопия глубоких уровней
§ 2.1.3. Токовая спектроскопия глубоких уровней
§ 2.2. Описание комбинированной экспериментальной установки
§ 2.2.1. Измерения емкостных спектров DLTS
§ 2.2.2. Измерения токовых спектров DLTS
§ 2.4. Заключение

« ГЛАВА З РАДИАЦИОННОЕ ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЕ В КАРБИДЕ КРЕМНИЯ ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ ЕГО ПРОТОНАМИ И ЭЛЕКТРОНАМИ
§ 3.1 Исследование радиационного дефектообразования в п-типе карбида
кремния после облучения электронами
§ 3.2 Исследование радиационного дефектообразования в р-типе карбида
кремния после облучения протонами
£ 3.2.1. Радиационные дефекты в 4Н-политипе карбида кремния,
вводимые облучением протонами с энергией 8 МэВ
§ 3.2.2. Вольт - Фарадные измерения в карбиде кремния
§ 3.2.3. Измерения удельного сопротивления образцов
^ § 3.3 Исследование воздействия высоких доз облучения протонами с
низкими энергиями на карбид кремния
$ 3.3.1. Описание эксперимента
§ 3.3.2. Экспериментальные результаты
§ 3.3.3. Анализ полученных данных
§ 3.4. Стимулирование металлургических реакций протонным облучением
на интерфейсе никель — карбид кремния
$ 3.4.1. Введение
§ 3.4.2. Описание эксперимента
§ 3.4.3. Экспериментальные результаты
§ 3.4.4. Анализ полученных результатов
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
ACM - атомно-силовая микроскопия
БЖЭ - бесконтейнерная жидкостная эпитаксия
ВАХ - вольт амперные характеристики
ГЦ - глубокий центр
ГУ - глубокий уровень
ИЛП - ионно-лучевое перемешивание
ММЛ - модифицированный метод Лели
СЭ - сублимационная эпитаксия
РД - радиационные дефекты
СОЗ — слой объёмного заряда
ФЛ - фотолюминесценция
ЭПР - электронный парамагнитный резонанс DLTS - deep level transient
spectroscopy (нестационарная емкостная спектроскопия глубоких уровней)
CV - вольт-фарадные характеристики
CVD - chemical vapor deposition (метод химического осаждения из
газовой фазы)
PAS - спектроскопии аннигиляции позитронов
СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
Eg - ширина запрещенной зоны
Т — температура
Ех — энергия связи экситона
Есг - напряженность критического поля пробоя
Рр - подвижность дырок
Nd - концентрация доноров
Na — концентрация акцепторов
Q - заряд
С — ёмкость
U - приложенное напряжение
Ба - абсолютная диэлектрическая проницаемость полупроводника
Ud - контактная разность потенциалов
q - элементарный заряд
N - концентрация нескомпенсированной примеси в базе
h - расстояние между обкладками
S - площадь р-n перехода
М - концентрация ионизированных ГЦ
М0 - полная концентрация глубоких центров
п - концентрация электронов в зоне проводимости
р - концентрация дырок в валентной зоне

наклона зависимостей Аррениуса, которые представляют собой прямые, в соответствии с (2.14) определяется значение Ех, Экстраполяция прямых к 1000/Т = 0 также позволяет в соответствии с (2.14) делать оценку сечения захвата носителей ап.
Амплитуда релаксации ёмкости АС«, может быть просто выражена через стационарную ёмкость диода и концентрации мелких и глубоких примесей. С учетом (2.6) предэкспоненциальный множитель из (2.19) можно переписать в виде:
д г = -с ^ (?^)
" 5 2{Ы+М0У (2>21)
где С5 — стационарная ёмкость диода.
Для определения концентрации ГЦ по спектрам ОЬТБ найдем отношение амплитуды сигнала в максимуме пика АС(ттах) к полной амплитуде релаксации ёмкости АСоо. Подставив (2.20) в (2.19) получим [120]:
АС(гтах)/ДС00=(|-1)^/(1^>. (2.22)
При £ =2 получим ДС(ттах)/ АС«, = 0,25.
Все приведенные выше рассуждения относятся к случаю, когда перезарядка ГЦ происходит на всей толщине СОЗ. На практике это условие выполняется не всегда. Для достаточно глубоких ГЦ на границе СОЗ существует переходная область, где уровни дырочных ловушек, находясь выше квазиуровня Ферми для дырок, остаются заполненными дырками. Кроме того, часть СОЗ, где происходит перезарядка ГЦ, определяется напряжением, подаваемым на образец во время импульсов заполнения. Таким образом, перезарядка уровней Етг (рис.2.1) будет происходить только в области от X" до Хтп. С учетом этих факторов в формулу (2.21) должна быть введена поправка [120]:
ДСМ=Ц—— (1-5), (2.23)
’2(Ы+М0) ’ v '