Дислокација во SiC кристали

Подлогата на SiC може да има микроскопски дефекти, како што се дислокација на завртката со навој (TSD), дислокација на рабовите на навојот (TED), дислокација на основната рамнина (BPD) и други. Овие дефекти се предизвикани од отстапувања во распоредот на атомите на атомско ниво.

SiC кристалите обично растат на начин кој се протега паралелно со оската c или под мал агол со неа, што значи дека рамнината c е позната и како основна рамнина. Постојат два главни типа на дислокации во кристалот. Кога линијата на дислокација е нормална на основната рамнина, кристалот наследува дислокации од семениот кристал во епитаксиално растениот кристал. Овие дислокации се познати како пенетрирачки дислокации и може да се категоризираат на дислокации на навојните рабови (TED) и дислокации на завртките за навој (TSD) врз основа на ориентацијата на векторот Бернули кон линијата на дислокација. Дислокациите, каде што и линиите на дислокација и векторите Бронстед се во основната рамнина, се нарекуваат дислокации на основната рамнина (BPD). SiC кристалите може да имаат и композитни дислокации, кои се комбинација од горенаведените дислокации.

1. TED&TSD

И дислокациите со навој (TSDs) и дислокациите на навојниот раб (TEDs) се движат по должината на оската на раст [0001] со различни Бургерови вектори од <0001> и 1/3<11-20>, соодветно.

И TSD и TED може да се протегаат од подлогата до површината на обландата и да создадат мали површински карактеристики слични на јами. Вообичаено, густината на TED е околу 8.000-10.000 1/cm2, што е речиси 10 пати повеќе од TSDs.

За време на процесот на епитаксијален раст на SiC, TSD се протега од подлогата до епитаксијалниот слој на продолжениот TSD може да се трансформира во други дефекти на рамнината на подлогата и да се шири по оската на раст.

Се покажа дека за време на епитаксијалниот раст на SiC, TSD се трансформира во дефекти на слојот на натрупување (SF) или дефекти на морков на рамнината на подлогата, додека TED во епитаксијалниот слој се покажа дека е трансформиран од BPD наследен од подлогата за време на епитаксијалниот раст.

2. БПД

Дислокациите на базалните рамнини (BPDs), кои се наоѓаат во [0001] рамнината на SiC кристалите, имаат Бургер-вектор од 1/3 <11-20>.

BPDs ретко се појавуваат на површината на SiC обландите. Тие обично се концентрирани на подлогата со густина од 1500 1/cm2, додека нивната густина во епитаксијалниот слој е само околу 10 1/cm2.

Разбирливо е дека густината на BPD се намалува со зголемување на дебелината на подлогата на SiC. Кога се испитуваат со помош на фотолуминисценција (PL), BPDs покажуваат линеарни карактеристики. За време на процесот на епитаксијален раст на SiC, продолжениот BPD може да се трансформира во SF или TED.

Од горенаведеното, евидентно е дека има дефекти во нафората за подлогата на SiC. Овие дефекти може да се наследат во епитаксиалниот раст на тенките филмови, што може да предизвика фатално оштетување на уредот SiC. Ова може да доведе до губење на предностите на SiC како што се високото поле на дефект, висок обратен напон и мала струја на истекување. Понатаму, ова може да ја намали стапката на квалификација на производот и да постави огромни пречки за индустријализацијата на SiC поради намалената доверливост.