الخلع في بلورات SiC

يمكن أن تحتوي ركيزة SiC على عيوب مجهرية، مثل خلع لولبي الخيط (TSD)، وخلع حافة الخيط (TED)، وخلع المستوى الأساسي (BPD)، وغيرها. تنجم هذه العيوب عن انحرافات في ترتيب الذرات على المستوى الذري.

تنمو بلورات SiC عادةً بطريقة تمتد بالتوازي مع المحور c أو بزاوية صغيرة معه، مما يعني أن المستوى c يُعرف أيضًا بالمستوى الأساسي. هناك نوعان رئيسيان من الاضطرابات في البلورة. عندما يكون خط الخلع عموديًا على المستوى الأساسي، ترث البلورة حالات الخلع من بلورة البذرة إلى البلورة الفوقية المزروعة. تُعرف هذه الاضطرابات باسم خلع مخترق ويمكن تصنيفها إلى خلع حافة الخيط (TED) وخلع المسمار الخيطي (TSD) بناءً على اتجاه ناقل برنولي إلى خط الخلع. تسمى الإزاحات، حيث تكون خطوط الإزاحة ومتجهات برونستد في المستوى الأساسي، بإزاحات المستوى الأساسي (BPD). يمكن أن تحتوي بلورات SiC أيضًا على خلع مركب، وهو عبارة عن مزيج من الاضطرابات المذكورة أعلاه.

1. تيد وTSD

تعمل كل من خلع الخيوط (TSDs) وخلع الحواف الملولبة (TEDs) على طول محور النمو [0001] مع ناقلات برجر مختلفة <0001> و1/3<11-20>، على التوالي.

يمكن لكل من TSDs وTEDs أن يمتد من الركيزة إلى سطح الرقاقة وينتج ميزات سطحية صغيرة تشبه الحفرة. عادة، تبلغ كثافة TEDs حوالي 8000-10000 1/سم2، وهو ما يقرب من 10 أضعاف كثافة TSDs.

أثناء عملية النمو الفوقي SiC، يمتد TSD من الركيزة إلى الطبقة الفوقية من TSD الممتد وقد يتحول إلى عيوب أخرى على مستوى الركيزة وينتشر على طول محور النمو.

لقد ثبت أنه أثناء النمو الفوقي SiC، يتحول TSD إلى أخطاء طبقة التراص (SF) أو عيوب الجزرة على مستوى الركيزة، بينما يظهر TED في الطبقة الفوقي أنه يتحول من BPD الموروث من الركيزة أثناء النمو الفوقي.

2. اضطراب الشخصية الحدية

إن خلع المستوى القاعدي (BPDs)، الموجود في المستوى [0001] من بلورات SiC، له ناقل برجر قدره 1/3 <11-20>.

نادرًا ما تظهر BPDs على سطح رقائق SiC. وتتركز عادة على الركيزة بكثافة 1500 1/سم2، في حين أن كثافتها في الطبقة الفوقية تبلغ حوالي 10 1/سم2 فقط.

من المفهوم أن كثافة BPDs تتناقص مع زيادة سمك الركيزة SiC. عند فحصها باستخدام التلألؤ الضوئي (PL)، تظهر BPDs ميزات خطية. أثناء عملية النمو الفوقي لـ SiC، قد يتم تحويل BPD الممتد إلى SF أو TED.

مما سبق، فمن الواضح أن العيوب موجودة في رقاقة الركيزة SiC. يمكن توريث هذه العيوب في النمو الفوقي للأغشية الرقيقة، مما قد يسبب ضررًا مميتًا لجهاز SiC. يمكن أن يؤدي هذا إلى فقدان مزايا SiC مثل مجال الانهيار العالي، والجهد العكسي العالي، وتيار التسرب المنخفض. علاوة على ذلك، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل معدل تأهيل المنتج ويشكل عقبات كبيرة أمام تصنيع SiC بسبب انخفاض الموثوقية.