संशोधन पार्श्वभूमी
सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) चे उपयोग महत्त्व: विस्तृत बँडगॅप सेमीकंडक्टर सामग्री म्हणून, सिलिकॉन कार्बाइडने त्याच्या उत्कृष्ट विद्युत गुणधर्मांमुळे (जसे की मोठे बँडगॅप, उच्च इलेक्ट्रॉन संपृक्तता वेग आणि थर्मल चालकता) जास्त लक्ष वेधले आहे. हे गुणधर्म उच्च-वारंवारता, उच्च-तापमान आणि उच्च-पॉवर उपकरण निर्मितीमध्ये, विशेषत: पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्सच्या क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.
क्रिस्टल दोषांचा प्रभाव: SiC चे हे फायदे असूनही, क्रिस्टल्समधील दोष ही उच्च-कार्यक्षमता उपकरणांच्या विकासात अडथळा आणणारी एक मोठी समस्या आहे. या दोषांमुळे डिव्हाइसची कार्यक्षमता कमी होऊ शकते आणि डिव्हाइसच्या विश्वासार्हतेवर परिणाम होऊ शकतो.
एक्स-रे टोपोलॉजिकल इमेजिंग तंत्रज्ञान: क्रिस्टल वाढ ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी आणि डिव्हाइसच्या कार्यक्षमतेवर दोषांचा प्रभाव समजून घेण्यासाठी, SiC क्रिस्टल्समधील दोष कॉन्फिगरेशनचे वैशिष्ट्य आणि विश्लेषण करणे आवश्यक आहे. क्ष-किरण टोपोलॉजिकल इमेजिंग (विशेषत: सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन बीम वापरणे) हे एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्यीकरण तंत्र बनले आहे जे क्रिस्टलच्या अंतर्गत संरचनेच्या उच्च-रिझोल्यूशन प्रतिमा तयार करू शकते.
संशोधन कल्पना
रे ट्रेसिंग सिम्युलेशन तंत्रज्ञानावर आधारित: लेखात वास्तविक एक्स-रे टोपोलॉजिकल प्रतिमांमध्ये आढळलेल्या दोष कॉन्ट्रास्टचे अनुकरण करण्यासाठी ओरिएंटेशन कॉन्ट्रास्ट मेकेनिझमवर आधारित रे ट्रेसिंग सिम्युलेशन तंत्रज्ञानाचा वापर प्रस्तावित आहे. ही पद्धत विविध सेमीकंडक्टरमधील क्रिस्टल दोषांच्या गुणधर्मांचा अभ्यास करण्याचा प्रभावी मार्ग असल्याचे सिद्ध झाले आहे.
सिम्युलेशन तंत्रज्ञानाची सुधारणा: 4H-SiC आणि 6H-SiC क्रिस्टल्समध्ये आढळलेल्या भिन्न विस्थापनांचे अधिक चांगल्या प्रकारे अनुकरण करण्यासाठी, संशोधकांनी किरण ट्रेसिंग सिम्युलेशन तंत्रज्ञानामध्ये सुधारणा केली आणि पृष्ठभागावरील विश्रांती आणि फोटोइलेक्ट्रिक शोषणाचे परिणाम समाविष्ट केले.
संशोधन सामग्री
डिस्लोकेशन प्रकार विश्लेषण: लेख विविध प्रकारच्या विस्थापनांचे (जसे की स्क्रू डिस्लोकेशन, एज डिस्लोकेशन, मिश्रित डिसलोकेशन, बेसल प्लेन डिस्लोकेशन आणि फ्रँक-टाइप डिसलोकेशन) विविध पॉलीटाइपमध्ये (4H आणि 6H ट्रॅसिंग वापरून) चे पद्धतशीरपणे पुनरावलोकन करतो. सिम्युलेशन तंत्रज्ञान.
सिम्युलेशन तंत्रज्ञानाचा वापर: किरण ट्रेसिंग सिम्युलेशन तंत्रज्ञानाचा वापर वेगवेगळ्या बीम परिस्थितीत जसे की कमकुवत बीम टोपोलॉजी आणि प्लेन वेव्ह टोपोलॉजी, तसेच सिम्युलेशन तंत्रज्ञानाद्वारे विस्थापनांची प्रभावी आत प्रवेशाची खोली कशी ठरवायची याचा अभ्यास केला जातो.
प्रयोग आणि सिम्युलेशन यांचे संयोजन: प्रायोगिकरित्या प्राप्त केलेल्या क्ष-किरण टोपोलॉजिकल प्रतिमांची सिम्युलेटेड प्रतिमांशी तुलना करून, डिस्लोकेशन प्रकार, बर्गर वेक्टर आणि क्रिस्टलमधील विस्थापनांचे अवकाशीय वितरण निश्चित करण्यासाठी सिम्युलेशन तंत्रज्ञानाची अचूकता सत्यापित केली जाते.
संशोधनाचे निष्कर्ष
सिम्युलेशन तंत्रज्ञानाची प्रभावीता: अभ्यास दर्शवितो की किरण ट्रेसिंग सिम्युलेशन तंत्रज्ञान ही SiC मधील विविध प्रकारच्या विस्थापनांचे गुणधर्म प्रकट करण्यासाठी एक सोपी, विना-विनाशकारी आणि अस्पष्ट पद्धत आहे आणि विस्थापनांच्या प्रभावी प्रवेशाच्या खोलीचा प्रभावीपणे अंदाज लावू शकते.
3D डिस्लोकेशन कॉन्फिगरेशन विश्लेषण: सिम्युलेशन तंत्रज्ञानाद्वारे, 3D डिस्लोकेशन कॉन्फिगरेशन विश्लेषण आणि घनता मापन केले जाऊ शकते, जे क्रिस्टल वाढीदरम्यान डिस्लोकेशनचे वर्तन आणि उत्क्रांती समजून घेण्यासाठी महत्त्वपूर्ण आहे.
भविष्यातील ऍप्लिकेशन्स: रे ट्रेसिंग सिम्युलेशन तंत्रज्ञान उच्च-ऊर्जा टोपोलॉजी तसेच प्रयोगशाळा-आधारित क्ष-किरण टोपोलॉजीवर लागू केले जाण्याची अपेक्षा आहे. याव्यतिरिक्त, हे तंत्रज्ञान इतर पॉलीटाइप (जसे की 15R-SiC) किंवा इतर सेमीकंडक्टर सामग्रीच्या दोष वैशिष्ट्यांच्या अनुकरणापर्यंत देखील विस्तारित केले जाऊ शकते.
आकृती विहंगावलोकन
अंजीर 1: सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन एक्स-रे टोपोलॉजिकल इमेजिंग सेटअपचे योजनाबद्ध आकृती, ज्यामध्ये ट्रान्समिशन (लॉ) भूमिती, रिव्हर्स रिफ्लेक्शन (ब्रॅग) भूमिती आणि चराई घटना भूमिती समाविष्ट आहे. या भूमितींचा वापर प्रामुख्याने एक्स-रे टोपोलॉजिकल प्रतिमा रेकॉर्ड करण्यासाठी केला जातो.
अंजीर 2: स्क्रू डिस्लोकेशनच्या आसपासच्या विकृत क्षेत्राच्या एक्स-रे विवर्तनाचे योजनाबद्ध आकृती. ही आकृती घटना बीम (s0) आणि डिफ्रॅक्टेड बीम (sg) आणि स्थानिक विवर्तन समतल सामान्य (n) आणि स्थानिक ब्रॅग अँगल (θB) यांच्यातील संबंध स्पष्ट करते.
अंजीर. 3: 6H–SiC वेफरवरील मायक्रोपाइप्स (MPs) च्या बॅक-रिफ्लेक्शन एक्स-रे टोपोग्राफी प्रतिमा आणि त्याच विवर्तन परिस्थितीत सिम्युलेटेड स्क्रू डिस्लोकेशन (b = 6c) चे कॉन्ट्रास्ट.
अंजीर. 4: 6H–SiC वेफरच्या बॅक-रिफ्लेक्शन टोपोग्राफी इमेजमध्ये मायक्रोपाइप जोड्या. भिन्न अंतर असलेल्या समान खासदारांच्या प्रतिमा आणि विरुद्ध दिशेने खासदारांच्या प्रतिमा रे ट्रेसिंग सिम्युलेशनद्वारे दर्शविल्या जातात.
अंजीर 5: 4H–SiC वेफरवरील क्लोज्ड-कोर स्क्रू डिस्लोकेशन (TSDs) च्या चराईच्या घटना एक्स-रे टोपोग्राफी प्रतिमा दर्शविल्या आहेत. प्रतिमा वर्धित एज कॉन्ट्रास्ट दर्शवतात.
अंजीर 6: 4H–SiC वेफरवरील डाव्या हाताच्या आणि उजव्या हाताच्या 1c TSDs च्या चराईच्या घटनांचे रे ट्रेसिंग सिम्युलेशन एक्स-रे टोपोग्राफी प्रतिमा दर्शविल्या आहेत.
अंजीर. 7: 4H–SiC आणि 6H–SiC मधील TSD चे रे ट्रेसिंग सिम्युलेशन दर्शविले आहेत, विविध बर्गर वेक्टर आणि पॉलीटाइपसह विस्थापन दर्शवित आहेत.
अंजीर. 8: 4H-SiC वेफर्सवरील विविध प्रकारच्या थ्रेडिंग एज डिस्लोकेशन (TEDs) च्या क्ष-किरण टोपोलॉजिकल प्रतिमा आणि रे ट्रेसिंग पद्धतीचा वापर करून नक्कल केलेल्या TED टोपोलॉजिकल प्रतिमा दर्शविते.
अंजीर 9: 4H-SiC वेफर्सवरील विविध TED प्रकारांच्या एक्स-रे बॅक-रिफ्लेक्शन टोपोलॉजिकल प्रतिमा आणि सिम्युलेटेड TED कॉन्ट्रास्ट दाखवते.
अंजीर 10: विशिष्ट बर्गर वेक्टरसह मिश्रित थ्रेडिंग डिस्लोकेशन्स (टीएमडी) च्या रे ट्रेसिंग सिम्युलेशन प्रतिमा आणि प्रायोगिक टोपोलॉजिकल प्रतिमा दर्शविते.
अंजीर 11: 4H-SiC वेफर्सवरील बेसल प्लेन डिस्लोकेशन (BPDs) च्या बॅक-रिफ्लेक्शन टोपोलॉजिकल प्रतिमा आणि सिम्युलेटेड एज डिस्लोकेशन कॉन्ट्रास्ट फॉर्मेशनचे योजनाबद्ध आकृती दर्शविते.
अंजीर 12: पृष्ठभागावरील विश्रांती आणि फोटोइलेक्ट्रिक शोषण प्रभाव लक्षात घेऊन उजव्या हाताच्या हेलिकल बीपीडीच्या वेगवेगळ्या खोलीवर किरण ट्रेसिंग सिम्युलेशन प्रतिमा दर्शविते.
अंजीर 13: उजव्या हाताच्या हेलिकल बीपीडीच्या वेगवेगळ्या खोलीवर रे ट्रेसिंग सिम्युलेशन प्रतिमा आणि चराईच्या घटना एक्स-रे टोपोलॉजिकल प्रतिमा दर्शविते.
अंजीर 14: 4H-SiC वेफर्सवर कोणत्याही दिशेने बेसल प्लेन डिस्लोकेशनचे योजनाबद्ध आकृती दाखवते आणि प्रोजेक्शन लांबी मोजून आत प्रवेशाची खोली कशी ठरवायची.
अंजीर 15: चराईच्या घटना एक्स-रे टोपोलॉजिकल प्रतिमांमध्ये भिन्न बर्गर वेक्टर आणि रेषा दिशानिर्देशांसह बीपीडीचा विरोधाभास आणि संबंधित किरण ट्रेसिंग सिम्युलेशन परिणाम.
अंजीर 16: 4H-SiC वेफरवरील उजव्या हाताने विक्षेपित TSD ची किरण ट्रेसिंग सिम्युलेशन प्रतिमा आणि चरतानाची एक्स-रे टोपोलॉजिकल प्रतिमा दर्शविली आहे.
अंजीर 17: 8° ऑफसेट 4H-SiC वेफरवरील विक्षेपित TSD ची किरण ट्रेसिंग सिम्युलेशन आणि प्रायोगिक प्रतिमा दर्शविली आहे.
अंजीर 18: भिन्न बर्गर वेक्टरसह विक्षेपित TSD आणि TMD च्या रे ट्रेसिंग सिम्युलेशन प्रतिमा परंतु समान रेषेची दिशा दर्शविली आहे.
अंजीर. 19: फ्रँक-टाइप डिस्लोकेशन्सची किरण ट्रेसिंग सिम्युलेशन इमेज आणि संबंधित चराईच्या घटना एक्स-रे टोपोलॉजिकल इमेज दाखवल्या आहेत.
अंजीर. 20: 6H-SiC वेफरवरील मायक्रोपाइपची प्रसारित पांढरी बीम एक्स-रे टोपोलॉजिकल प्रतिमा आणि किरण ट्रेसिंग सिम्युलेशन प्रतिमा दर्शविली आहे.
अंजीर. 21: 6H-SiC च्या अक्षीय कट नमुन्याची चराई घटना मोनोक्रोमॅटिक एक्स-रे टोपोलॉजिकल प्रतिमा आणि BPDs च्या किरण ट्रेसिंग सिम्युलेशन प्रतिमा दर्शविली आहे.
अंजीर 22: 6H-SiC मधील BPD च्या किरण ट्रेसिंग सिम्युलेशन प्रतिमा वेगवेगळ्या घटना कोनांवर अक्षीयपणे कापलेल्या नमुन्या दर्शविते.
अंजीर. 23: चराईच्या घटना भूमिती अंतर्गत 6H-SiC अक्षीयपणे कापलेल्या नमुन्यांमधील TED, TSD आणि TMDs च्या रे ट्रेसिंग सिम्युलेशन प्रतिमा दर्शविते.
अंजीर 24: 4H-SiC वेफरवरील आयसोक्लिनिक रेषेच्या वेगवेगळ्या बाजूंनी विक्षेपित TSDs च्या एक्स-रे टोपोलॉजिकल प्रतिमा आणि संबंधित किरण ट्रेसिंग सिम्युलेशन प्रतिमा दर्शविते.
हा लेख फक्त शैक्षणिक शेअरिंगसाठी आहे. कोणतेही उल्लंघन असल्यास, कृपया ते हटविण्यासाठी आमच्याशी संपर्क साधा.
पोस्ट वेळ: जून-18-2024