Krūvininkų paviršinės rekombinacijos plonuose 4H-SiC sluoksniuose spartos tyrimai
|
| Title | Krūvininkų paviršinės rekombinacijos plonuose 4H-SiC sluoksniuose spartos tyrimai |
| Authors | |
| Abstract | Silicio karbido (SiC) plačiatarpio puslaidininkio politipai gali būti naudojami gaminant elektroninius prietaisus, nes pasižymi atsparumu aukštai temperatūrai, radiacijai, aukšta pramušimo įtampa, gera terminiu laidumu ir todėl atlaiko didelį srovės tankį. Dauguma prietaisų konstruojami ant azotu legiruoto SiC padėklo užauginant mažos varžos epitaksinio SiC sluoksnį, kuris atlieka įvairias funkcijas. Pavyzdžiui, lauko tranzistoriuose jis atlieka aktyviosios bazės funkciją. Kelių dešimčių mikronų storio epitaksiniame sluoksnyje vyksta nepusiausvirųjų krūvininkų persiskirstymas dėl paviršinės ir tūrinės rekombinacijos. Paviršinė rekombinacija gali vykti tiek išoriniame paviršiuje, tiek sandūroje su padėklu. Jei yra žinomas epitaksinio sluoksnio storis, paviršinės rekombinacijos spartos S dydį galima nustatyti iš efektinės krūvininkų gyvavimo trukmės. Šiame darbe n- ir p-tipo 4H politipo SiC epitaksiniai sluoksniai buvo auginami cheminio nusodinimo būdu ant didesnės negu 1019 cm-3 koncentracijos legiruoto SiC padėklo. 7 μm storio p-tipo sluoksnio krūvininkų koncentracija buvo apie 1017 cm-3, o 15 μm storio n-tipo epitaksinio sluoksnio krūvininkų koncentracija - (3 - 5)×1015 cm-3. Epitaksinių sluoksnių paviršius buvo pasyvuotas keliais būdais: užauginant SiO2 sluoksnį, chemiškai nusodinant Al2O3 sluoksnį ir bandinio paviršių bombarduojant Ar+ jonais per natūraliai susiformavusį oksidą (SiO2). Defektinė perteklinių krūvininkų gyvavimo trukmė buvo matuojama taikant lygiagrečių spindulių sužadinimo ir zondavimo metodiką. Sužadinimo impulsų energija - 13 μJ, trukmė - 2 ns, kvanto energija - 3,49 eV, pasikartojimo dažnis - 40 Hz. Po sužadinimo 861 nm bangos ilgio fokusuotu zondavimo spinduliu užregistruojama laisvakrūvės sugerties relaksacija. Išmatuota zondavimo intensyvumo dinamika perskaičiuojama į indukuotos sugerties koeficiento kritimą, kuris yra proporcingas nepusiausvirųjų krūvininkų tankio relaksacijai. Efektinė gyvavimo trukmė nustatoma pritaikant eksponentinį kritimo dėsnį vidurinės kritimo dalies relaksacijai. Matavimai buvo pakartoti keliasdešimtyje skirtingų kiekvieno bandinio vietų ir šitaip nustatyta vidutinė krūvininkų gyvavimo kiekviename bandinyje trukmė. Šiame darbe paviršinei rekombinacijai įvertinti pritaikyti du empiriniai teoriniai modeliai. Pirmajame modelyje paviršinės rekombinacijos sparta abiejuose paviršiuose laikoma vienoda (S1 = S2). Antruoju atveju laikoma, kad rekombinacijos sparta epitaksinio sluoksnio sandūroje su padėklu (S1) yra pastovi ir didesnė, nei prie epitaksinio sluoksnio sandūros su pasyvuojamu paviršiumi (S2). Esant skirtingoms S2 vertėms empirinės nomogramos, pritaikytos skirtingo storio epitaksiniams sluoksniams, leido nustatyti ribinį paviršinės rekombinacijos greitį, laikant, kad tūrinė rekombinacija trunka 4 ms. Buvo nustatyta, kad S2 yra apie (3 - 5)×104 SiO2 ir Al2O3 pasyvuotuose bandiniuose. Ar apšaudytuose bandiniuose S2 vertė yra nuo 105 cm/s iki 106 cm/s. Aptarti taikytos metodikos trūkumai ir pranašumai.http://dx.doi.org/10.5755/j01.ms.17.2.479 |
| Publisher | Kaunas University of Technology |
| Date | 2011-07-25 |
| Source | Medžiagotyra Vol 17, No 2 (2011) |
| Rights | Copyright terms are indicated in the Republic of Lithuania Law on Copyright and Related Rights, Articles 4-37. The copyright for articles in this journal are retained by the author(s), with first publication rights granted to the journal. By virtue of their appearance in this open access journal, articles are free to use with proper attribution in educational and other non-commercial settings. |