अनुसंधान बैकग्राउंड
सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) का अनुप्रयोग महत्व: एक विस्तृत बैंडगैप अर्धचालक सामग्री के रूप में, सिलिकॉन कार्बाइड ने अपने उत्कृष्ट विद्युत गुणों (जैसे बड़े बैंडगैप, उच्च इलेक्ट्रॉन संतृप्ति वेग और तापीय चालकता) के कारण बहुत ध्यान आकर्षित किया है। ये गुण इसे उच्च-आवृत्ति, उच्च-तापमान और उच्च-शक्ति उपकरण निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग करते हैं, खासकर पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में।
क्रिस्टल दोषों का प्रभाव: SiC के इन फायदों के बावजूद, क्रिस्टल में दोष उच्च प्रदर्शन वाले उपकरणों के विकास में बाधा डालने वाली एक बड़ी समस्या बनी हुई है। ये दोष डिवाइस के प्रदर्शन में गिरावट का कारण बन सकते हैं और डिवाइस की विश्वसनीयता को प्रभावित कर सकते हैं।
एक्स-रे टोपोलॉजिकल इमेजिंग तकनीक: क्रिस्टल विकास को अनुकूलित करने और डिवाइस के प्रदर्शन पर दोषों के प्रभाव को समझने के लिए, SiC क्रिस्टल में दोष कॉन्फ़िगरेशन को चिह्नित करना और उसका विश्लेषण करना आवश्यक है। एक्स-रे टोपोलॉजिकल इमेजिंग (विशेष रूप से सिंक्रोट्रॉन विकिरण बीम का उपयोग करके) एक महत्वपूर्ण लक्षण वर्णन तकनीक बन गई है जो क्रिस्टल की आंतरिक संरचना की उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियां उत्पन्न कर सकती है।
अनुसंधान विचार
रे ट्रेसिंग सिमुलेशन तकनीक पर आधारित: लेख वास्तविक एक्स-रे टोपोलॉजिकल छवियों में देखे गए दोष कंट्रास्ट को अनुकरण करने के लिए ओरिएंटेशन कंट्रास्ट तंत्र के आधार पर रे ट्रेसिंग सिमुलेशन तकनीक के उपयोग का प्रस्ताव करता है। यह विधि विभिन्न अर्धचालकों में क्रिस्टल दोषों के गुणों का अध्ययन करने का एक प्रभावी तरीका साबित हुई है।
सिमुलेशन तकनीक में सुधार: 4H-SiC और 6H-SiC क्रिस्टल में देखी गई विभिन्न अव्यवस्थाओं को बेहतर ढंग से अनुकरण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने किरण अनुरेखण सिमुलेशन तकनीक में सुधार किया और सतह विश्राम और फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण के प्रभावों को शामिल किया।
शोध सामग्री
अव्यवस्था प्रकार का विश्लेषण: लेख किरण अनुरेखण का उपयोग करके SiC के विभिन्न पॉलीटाइप्स (4H और 6H सहित) में विभिन्न प्रकार की अव्यवस्थाओं (जैसे स्क्रू अव्यवस्था, किनारे अव्यवस्था, मिश्रित अव्यवस्था, बेसल विमान अव्यवस्था और फ्रैंक-प्रकार अव्यवस्था) के लक्षण वर्णन की व्यवस्थित रूप से समीक्षा करता है। सिमुलेशन प्रौद्योगिकी.
सिमुलेशन तकनीक का अनुप्रयोग: कमजोर बीम टोपोलॉजी और प्लेन वेव टोपोलॉजी जैसी विभिन्न बीम स्थितियों के तहत किरण अनुरेखण सिमुलेशन तकनीक के अनुप्रयोग के साथ-साथ सिमुलेशन तकनीक के माध्यम से अव्यवस्थाओं की प्रभावी प्रवेश गहराई का निर्धारण कैसे किया जाए, इसका अध्ययन किया जाता है।
प्रयोगों और सिमुलेशन का संयोजन: प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त एक्स-रे टोपोलॉजिकल छवियों की सिम्युलेटेड छवियों के साथ तुलना करके, अव्यवस्था प्रकार, बर्गर वेक्टर और क्रिस्टल में अव्यवस्थाओं के स्थानिक वितरण को निर्धारित करने में सिमुलेशन तकनीक की सटीकता को सत्यापित किया जाता है।
शोध निष्कर्ष
सिमुलेशन तकनीक की प्रभावशीलता: अध्ययन से पता चलता है कि किरण अनुरेखण सिमुलेशन तकनीक SiC में विभिन्न प्रकार के अव्यवस्थाओं के गुणों को प्रकट करने के लिए एक सरल, गैर-विनाशकारी और स्पष्ट तरीका है और अव्यवस्थाओं की प्रभावी प्रवेश गहराई का प्रभावी ढंग से अनुमान लगा सकती है।
3डी अव्यवस्था विन्यास विश्लेषण: सिमुलेशन तकनीक के माध्यम से, 3डी अव्यवस्था विन्यास विश्लेषण और घनत्व माप किया जा सकता है, जो क्रिस्टल विकास के दौरान अव्यवस्थाओं के व्यवहार और विकास को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।
भविष्य के अनुप्रयोग: रे ट्रेसिंग सिमुलेशन तकनीक को उच्च-ऊर्जा टोपोलॉजी के साथ-साथ प्रयोगशाला-आधारित एक्स-रे टोपोलॉजी में भी लागू किए जाने की उम्मीद है। इसके अलावा, इस तकनीक को अन्य पॉलीटाइप्स (जैसे 15R-SiC) या अन्य अर्धचालक सामग्रियों की दोष विशेषताओं के अनुकरण तक भी बढ़ाया जा सकता है।
चित्र अवलोकन
चित्र 1: सिंक्रोट्रॉन विकिरण एक्स-रे टोपोलॉजिकल इमेजिंग सेटअप का योजनाबद्ध आरेख, जिसमें ट्रांसमिशन (लाउ) ज्यामिति, रिवर्स रिफ्लेक्शन (ब्रैग) ज्यामिति, और चराई घटना ज्यामिति शामिल है। इन ज्यामितियों का उपयोग मुख्य रूप से एक्स-रे टोपोलॉजिकल छवियों को रिकॉर्ड करने के लिए किया जाता है।
चित्र 2: पेंच अव्यवस्था के आसपास विकृत क्षेत्र के एक्स-रे विवर्तन का योजनाबद्ध आरेख। यह आंकड़ा घटना किरण (s0) और विवर्तित किरण (sg) के बीच स्थानीय विवर्तन विमान सामान्य (n) और स्थानीय ब्रैग कोण (θB) के बीच संबंध बताता है।
चित्र 3: 6H-SiC वेफर पर माइक्रोपाइप (MPs) की बैक-रिफ्लेक्शन एक्स-रे स्थलाकृति छवियां और समान विवर्तन स्थितियों के तहत एक सिम्युलेटेड स्क्रू डिस्लोकेशन (b = 6c) का कंट्रास्ट।
चित्र 4: 6H-SiC वेफर की बैक-रिफ्लेक्शन स्थलाकृति छवि में माइक्रोपाइप जोड़े। अलग-अलग अंतराल वाले समान एमपी और विपरीत दिशाओं में एमपी की छवियां किरण अनुरेखण सिमुलेशन द्वारा दिखाई जाती हैं।
चित्र 5: 4H-SiC वेफर पर क्लोज्ड-कोर स्क्रू डिस्लोकेशन (TSDs) की चराई की घटना एक्स-रे स्थलाकृति छवियां दिखाई गई हैं। छवियां बेहतर किनारे कंट्रास्ट दिखाती हैं।
चित्र 6: चराई की घटना के रे ट्रेसिंग सिमुलेशन, 4H-SiC वेफर पर बाएं हाथ और दाएं हाथ के 1c TSD की एक्स-रे स्थलाकृति छवियां दिखाई गई हैं।
चित्र 7: 4H-SiC और 6H-SiC में TSD के रे ट्रेसिंग सिमुलेशन दिखाए गए हैं, जो विभिन्न बर्गर वैक्टर और पॉलीटाइप के साथ अव्यवस्थाएं दिखाते हैं।
चित्र 8: 4H-SiC वेफर्स पर विभिन्न प्रकार के थ्रेडिंग एज डिस्लोकेशन (TEDs) की चराई की घटना एक्स-रे टोपोलॉजिकल छवियां और किरण अनुरेखण विधि का उपयोग करके सिम्युलेटेड TED टोपोलॉजिकल छवियां दिखाता है।
चित्र 9: 4H-SiC वेफर्स पर विभिन्न TED प्रकारों की एक्स-रे बैक-रिफ्लेक्शन टोपोलॉजिकल छवियां और सिम्युलेटेड TED कंट्रास्ट दिखाता है।
चित्र 10: विशिष्ट बर्गर वैक्टर और प्रयोगात्मक टोपोलॉजिकल छवियों के साथ मिश्रित थ्रेडिंग डिस्लोकेशन (टीएमडी) की किरण अनुरेखण सिमुलेशन छवियां दिखाता है।
चित्र 11: 4H-SiC वेफर्स पर बेसल प्लेन डिस्लोकेशन (बीपीडी) की बैक-रिफ्लेक्शन टोपोलॉजिकल छवियां और सिम्युलेटेड एज डिस्लोकेशन कंट्रास्ट फॉर्मेशन का योजनाबद्ध आरेख दिखाता है।
चित्र 12: सतह विश्राम और फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण प्रभावों पर विचार करते हुए विभिन्न गहराई पर दाएं हाथ के हेलिकल बीपीडी की किरण अनुरेखण सिमुलेशन छवियां दिखाता है।
चित्र 13: अलग-अलग गहराई पर दाएं हाथ के हेलिकल बीपीडी की किरण अनुरेखण सिमुलेशन छवियां और चराई घटना एक्स-रे टोपोलॉजिकल छवियां दिखाता है।
चित्र 14: 4H-SiC वेफर्स पर किसी भी दिशा में बेसल प्लेन डिस्लोकेशन का योजनाबद्ध आरेख दिखाता है, और प्रक्षेपण लंबाई को मापकर प्रवेश गहराई कैसे निर्धारित करें।
चित्र 15: चराई घटना एक्स-रे टोपोलॉजिकल छवियों में विभिन्न बर्गर वैक्टर और लाइन दिशाओं के साथ बीपीडी का कंट्रास्ट, और संबंधित किरण ट्रेसिंग सिमुलेशन परिणाम।
चित्र 16: 4H-SiC वेफर पर दाएं हाथ से विक्षेपित TSD की किरण अनुरेखण सिमुलेशन छवि, और चराई घटना एक्स-रे टोपोलॉजिकल छवि दिखाई गई है।
चित्र 17: 8° ऑफसेट 4H-SiC वेफर पर विक्षेपित TSD की किरण अनुरेखण सिमुलेशन और प्रयोगात्मक छवि दिखाई गई है।
चित्र 18: विभिन्न बर्गर वैक्टर लेकिन एक ही रेखा दिशा के साथ विक्षेपित टीएसडी और टीएमडी की किरण अनुरेखण सिमुलेशन छवियां दिखायी गयी हैं।
चित्र 19: फ्रैंक-प्रकार अव्यवस्थाओं की किरण अनुरेखण सिमुलेशन छवि, और संबंधित चराई घटना एक्स-रे टोपोलॉजिकल छवि दिखाई गई है।
चित्र 20: 6H-SiC वेफर पर माइक्रोपाइप की संचरित सफेद किरण एक्स-रे टोपोलॉजिकल छवि, और किरण अनुरेखण सिमुलेशन छवि दिखाई गई है।
चित्र 21: 6H-SiC के अक्षीय रूप से कटे हुए नमूने की चराई घटना मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे टोपोलॉजिकल छवि, और BPDs की किरण अनुरेखण सिमुलेशन छवि दिखाई गई है।
चित्र 22: विभिन्न घटना कोणों पर 6H-SiC अक्षीय रूप से कटे हुए नमूनों में BPD की किरण अनुरेखण सिमुलेशन छवियां दिखाता है।
चित्र 23: चराई घटना ज्यामिति के तहत 6H-SiC अक्षीय रूप से कटे हुए नमूनों में TED, TSD और TMD की किरण अनुरेखण सिमुलेशन छवियां दिखाता है।
चित्र 24: 4H-SiC वेफर पर आइसोक्लिनिक लाइन के विभिन्न किनारों पर विक्षेपित टीएसडी की एक्स-रे टोपोलॉजिकल छवियां और संबंधित किरण अनुरेखण सिमुलेशन छवियां दिखाता है।
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पोस्ट समय: जून-18-2024