Električki aktivni defekti uvedeni ionskom implantacijom u SiC Tomislav Brodar Mentorica dr. sc. Ivana Capan

Sadržaj Silicijev karbid (SiC) Električki aktivni defekti Tranzijentna spektroskopija dubokih nivoa (DLTS - eng. Deep-level transient spectroscopy) Uzorci Mjerni uređaj Rezultati

4H silicijev karbid Široki energijski procjep, dobra toplinska vodljivost, Visoko probojno električno polje Visoko-temperaturne, visoko-naponske, visoko-frekventne namjene Veća potrebna energija za pomak atoma iz položaja u kristalnoj rešetci Otpornost na izloženost zračenju Ilustracija SiC kristalne strukture slaganjem slojeva od Si-C para atoma (a), pozicije prva dva sloja su označene s A i B (b) te treći sloj može biti na poziciji A (c) ili C (d). 4H politip SiC: ABCB

Defekti u 4H-SiC Intrinsični defekti najmanje energije: SiC, CSi, VC Električki aktivni defekti: SiC, VC, Vsi,…

Interakcija dubokih nivoa s vrpcama Plitki donori Duboki nivoi ∿kBT Plitki akceptori    

  ND nT

Tranzijentna spektroskopija dubokih nivoa (DLTS - eng Tranzijentna spektroskopija dubokih nivoa (DLTS - eng. Deep-level transient spectroscopy)  

   

Uzorci CRIEPI ANSTO Ioni He2+ 2 MeV Referentni uzorak 1. uzorak: 1x109 cm-2 2. uzorak: 5x109 cm-2 3. uzorak: 1x1010 cm-2

Mjerni uređaj

Rezultati: TRIM simulacija TRIM (Transport of ions in matter) SRIM (Stopping and Range of Ions in Matter) 4-5 μm

Kapacitivno-naponska mjerenja  

 

DLTS spektar trećeg uzorka

DLTS spektar drugog uzorka τ = 20 ms (a) VR = -10 V VP = 0 V tp = 10 ms T = 1 s (b) VR = -5 V VP = -0.5 V tp = 50 ms T = 0.5 s

DLTS spektri uzoraka

Arrhenius graf  

Hemmingsson et al. [10] σZ1/2=konst. Kawahara et al. [15] X duboki nivo Uzorak Aktivacijska energija(eV) Udarni presjek (cm2) 1. 1x10-18 2. 0.56±0.02 8x10-17 3. 0.52±0.01 5x10-17 Z1/2 duboki nivo Uzorak Aktivacijska energija(eV) Udarni presjek (cm2) 1. 2. 0.67±0.05 7x10-15 3. 0.72±0.07 3x10-15 Hemmingsson et al. [10] σZ1/2=konst. Kawahara et al. [15]

Hvala na pažnji! Literatura: Zahvaljujem mentorici dr. sc. Ivani Capan na mjerenjima, savjetima i pomoći pri pisanju seminara. Literatura: [1] J. B. Casady, R. W. Johnson, Solid State Electron 39, 1409 (1996). [2] P.J. Sellina, J. Vaitkus, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A , 479489 (2006). [3] I. Capan, B. Pivac, Zbornik radova (2005). [4] D. K. Schroder, Semiconductor material and device characterization, 3rd ed. (John Wiley & sons, INC., 2006). [5] L. Romano, V. Privitera, C. Jagadish, Defects in Semiconductors (Semiconductors and Semimetals), 1st ed., Vol. 91 (Academic Press, 2015). [6] L. G. et al., Materials Science-Poland 23 (2005). [7] D. Åberg et al., Applied Physics Letters 78, 2908 (2001).

[8] T. A. G. Eberlein et al., Physical Review Letters 90 (2003). [9] T. Dalibor et al., Diamond and Related Materials 6, 1333 (1997). [10] C. Hemmingsson, N. T. Son, O. Kordina et al., Journal of Applied Physics 81, 6155 (1997). [11] P. B. Klein et al., Applied Physics Letters 88, 052110 (2006). [12] T. Kimoto, physica status solidi (b) 245, 1327 (2008). [13] G. Aleri et al., Journal of Applied Physics 98, 043518 (2005). [14] L. Storasta et al., Journal of Applied Physics 96, 4909 (2004). [15] K. Kawahara et al., Journal of Applied Physics 115, 143705 (2014). [16] C. G. Hemmingsson, N. T. Son, A. Ellison et al., Physical Review B 58, R10119 (1998). [17] DLTS Manual O. Breitenstein (2003)