Dislokazioa SiC kristaletan

SiC substratuak akats mikroskopikoak izan ditzake, hala nola Threading Screw Dislocation (TSD), Threading Edge Dislocation (TED), Base Plane Dislocation (BPD) eta beste batzuk. Akats horiek atomo mailan atomoen antolamenduaren desbideratzeek eragiten dituzte.

SiC kristalak normalean c-ardatzarekiko paraleloan edo harekin angelu txiki batean hedatzen den moduan hazten dira, hau da, c-planoa oinarrizko planoa bezala ere ezagutzen da. Bi dislokazio mota nagusi daude kristalean. Dislokazio-lerroa oinarri-planoarekiko perpendikularra denean, kristalak hazi-kristalaren dislokazioak heredatzen ditu hazitako kristal epitaxialean. Dislokazio hauek dislokazio sarkor gisa ezagutzen dira eta harizko ertzaren dislokazioetan (TED) eta harizko torlojuen dislokazioetan (TSD) sailka daitezke, Bernoulli bektorearen dislokazio-lerroarekiko orientazioan oinarrituta. Dislokazioak, non dislokazio-lerroak eta Brönsted-eko bektoreak oinarrizko planoan dauden, oinarrizko planoko dislokazioak (BPD) deitzen dira. SiC kristalek dislokazio konposatuak ere izan ditzakete, goiko dislokazioen konbinazio bat direnak.

1. TED&TSD

Harizko dislokazioak (TSD) eta harizko ertz dislokazioak (TED) [0001] hazkuntza ardatzean zehar doaz <0001> eta 1/3<11-20> Burgers bektore ezberdinekin, hurrenez hurren.

TSDak eta TEDak substratutik obleen gainazaleraino heda daitezke eta hobi itxurako gainazaleko ezaugarri txikiak sor ditzakete. Normalean, TEDen dentsitatea 8.000-10.000 1/cm2 ingurukoa da, hau da, TSDen ia 10 aldiz.

SiC epitaxial hazkuntza prozesuan zehar, TSD substratutik hedatutako TSD epitaxial geruzara hedatzen da substratuaren planoko beste akats batzuetan bihur daiteke eta hazkuntza ardatzean zehar hedatu.

Frogatuta dago SiC epitaxial hazkuntzan zehar, TSD pilaketa-geruzaren akatsetan (SF) edo azenario-akatsetan bihurtzen dela substratu-planoan, eta epitaxialean geruza epitaxialean TED-a, berriz, substratutik heredatutako BPD-tik eraldatzen dela erakusten da hazkunde epitaxialean.

2. BPD

SiC kristalen [0001] planoan kokatzen diren baso-planoko dislokazioek (BPD) Burgers bektorea 1/3 <11-20> dute.

BPDak oso gutxitan agertzen dira SiC obleen gainazalean. Hauek normalean substratuan kontzentratzen dira 1500 1/cm2-ko dentsitatean, eta epitaxia-geruzako dentsitatea 10 1/cm2 ingurukoa baino ez da.

Ulertzen da BPDen dentsitatea murrizten dela SiC substratuaren lodiera handitzean. Fotoluminiszentzia (PL) erabiliz aztertzen direnean, BPDek ezaugarri linealak erakusten dituzte. SiC epitaxial hazkuntza prozesuan zehar, BPD hedatua SF edo TED bihur daiteke.

Aurrekoa ikusita, agerikoa da SiC substratuko oblean akatsak daudela. Akats horiek film meheen hazkunde epitaxialean hereda daitezke, eta horrek SiC gailuari kalte larriak eragin ditzake. Horrek SiC-ren abantailak galtzea ekar dezake, hala nola matxura handiko eremua, alderantzizko tentsio handia eta ihes-korronte baxua. Gainera, horrek produktuaren kualifikazio-tasa murriztu dezake eta SiC-aren industrializazioari oztopo handiak eragin ditzake fidagarritasun murrizteagatik.