Si/SiC异质结的DLTS研究

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在SiC衬底上制备出高质量的Si外延薄膜是实现SiC电力电子器件的非紫外光触发的有效方法之一。研究发现,两种材料之间存在不可避免的晶格失配和热失配会在界面处和薄膜体内引入密度很高的点缺陷、位错乃至堆垛层错,这些缺陷会在禁带中引入深能级,导致光生载流子被俘获,从而促进载流子的复合,从而很大程度的减小光生载流子密度和量子效率,导致预期的光控方法失效。  本文利用LPCVD设备在6H-SiC(0001)Si面成功外延600nm左右、(220)方向择优生长的Si薄膜制备了Si/SiC异质结,并对利用磁控溅射和快速热退火设备成功制备了Ni-Si/SiC肖特基二极管,并对样品进行了I-V、C-V和DLTS测试,得到以下主要结果:  1. I-V测试表明,样品在反向偏压为-1V时的电流密度为1.06×10-2A/cm2。C-V测试表明,薄膜的掺杂浓度为1.5×1016cm-2且满足单边突变结基本特征,薄膜掺杂比较均匀。  2. DLTS测试表明,样品在0V偏压,+0.5V正向脉冲,6ms脉冲宽度,189Hz率窗下得到了两个拟合峰(E11和 E12),通过Arrhenius直线处理后得到的能级位置分别为Ec-0.353±0.026eV和Ec-0.575±0.035eV,俘获截面分别为2.5×10-16cm2和1.1×10-16cm2,深能级密度分别为5.1×1013cm-3和1.6×1014cm-3。其中根据参考文献,E11可能为Ni金属引入的深能级,E12界面失配引入位错产生的深能级。  3.样品在同样条件只改变正向脉冲为+0.8V的情况下也得到了两个拟合峰(E21和E22),通过Arrhenius直线处理后得到的能级位置分别为Ec-0.359±0.012eV和Ec-0.430±0.012eV,俘获截面分别为1.6×10-14cm2和1.4×10-14cm2,深能级密度分别为9.9×1013cm-3和1.76×1014cm-3。其中E21与E11来源一致,均可能为Ni金属引入,而E22为界面失配引入的双空位为主的点缺陷产生的深能级。  4.通过深能级信息的对比,得出样品由于失配会在Si薄膜一侧靠近界面处引入位错,在Si薄膜体内引入双空位为主的点缺陷这一结论。
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