钒注入4H-SiC半绝缘特性的研究

研究了2100keV高能量钒注入4H-SiC制备半绝缘层的方法和特性,注入层的浓度分布用蒙特卡罗分析软件TRIM进行模拟.采用一种台面结构进行I-V测试,发现钒注入层的电阻率与4H-SiC层的初始导电类型有很大关系.常温下,钒注入p型和n型4H-SiC的电阻率分别为1.6×1010和7.6×106Ω·cm.测量了不同退火温度下的电阻率,发现高温退火有利于钒的替位激活和提高电阻率,由于钒扩散的影响1700℃退火使得电阻率略有下降.测量了n型SiC钒注入层在20～140℃时的电阻率,计算出钒受主能级在4H-SiC中的激活能为0.78eV.     

钒注入制备半绝缘SiC的退火效应

对钒离子注入P型和n型4H-SiC制备半绝缘层的方法和特性进行了研究.注入层电阻率随退火温度的升高而增加,经过1 650℃退火后,钒注入p型和n型SiC的电阻率分别为1.6×1010Ω·cm和7.6×106Ω·cm.借助原子力显微镜对样品表面形貌进行分析,发现碳保护膜可以有效减小高温退火产生的表面粗糙,抑制沟槽的形成.二次离子质谱分析结果表明退火没有导致明显的钒在SiC中的再扩散.即使经过1 650℃高温退火,也没有发现钒离子向SiC表面外扩散的现象.     

4H-SiC钒离子注入层的特性

研究了钒注入4H-SiC形成半绝缘层的方法和特性,注入层的离子浓度分布由蒙特卡罗分析软件TRIM模拟提取.采用一种台面结构进行I-V测试.钒注入层的电阻率与4H-SiC层的初始导电类型关系很大,常温下钒注入p型和n型SiC的电阻率分别为1.2×109～1.6×1010 Ω·cm和2.0×106～7.6×106 Ω·cm.     

4H-SiC钒离子注入层的特性

研究了钒注入4H-SiC形成半绝缘层的方法和特性,注入层的离子浓度分布由蒙特卡罗分析软件TRIM模拟提取.采用一种台面结构进行I-V测试.钒注入层的电阻率与4H-SiC层的初始导电类型关系很大,常温下钒注入p型和n型SiC的电阻率分别为1.2×109～1.6×1010 Ω·cm和2.0×106～7.6×106 Ω·cm.     

4H-SiC钒离子注入层的特性

研究了钒注入4H-SiC形成半绝缘层的方法和特性，注入层的离子浓度分布由蒙特卡罗分析软件TRIM模拟提取. 采用一种台面结构进行I-V测试. 钒注入层的电阻率与4H-SiC层的初始导电类型关系很大，常温下钒注入p型和n型SiC的电阻率分别为1.2E9～1.6E10Ω·cm和2.0E6～7.6E6Ω·cm.     

高能量钒注入n型4H-SiC的欧姆接触形成

借助二次离子质谱法分析了注入的钒离子在碳化硅中的分布.即使经过1650℃的高温退火,钒在碳化硅中的再扩散也不显著.退火并没有导致明显的钒向碳化硅表面扩散形成堆积的现象,由于缺少钒的补偿作用,表面薄层的自由载流子浓度保持不变.采用线性传输线模型测量了钒注入n型4H-SiC上的Ni基接触电阻,在1050℃下,在氮、氢混合气体中退火10min,形成的最低比接触电阻为4.4×10-3Ω·cm2.金属化退火后的XRD分析结果表明,镍、碳化硅界面处形成了Ni2Si和石墨相.观测到的石墨相是由于退火导致C原子外扩散并堆积形成,同时在碳化硅表面形成C空位.C空位可以提高有效载流子浓度,降低势垒高度并减小耗尽层宽度,对最终形成欧姆接触起到了关键作用.     

高能量钒注入n型4H-SiC的欧姆接触形成

借助二次离子质谱法分析了注入的钒离子在碳化硅中的分布.即使经过1650℃的高温退火,钒在碳化硅中的再扩散也不显著.退火并没有导致明显的钒向碳化硅表面扩散形成堆积的现象,由于缺少钒的补偿作用,表面薄层的自由载流子浓度保持不变.采用线性传输线模型测量了钒注入n型4H-SiC上的Ni基接触电阻,在1050℃下,在氮、氢混合气体中退火10min,形成的最低比接触电阻为4.4×10-3Ω·cm2.金属化退火后的XRD分析结果表明,镍、碳化硅界面处形成了Ni2Si和石墨相.观测到的石墨相是由于退火导致C原子外扩散并堆积形成,同时在碳化硅表面形成C空位.C空位可以提高有效载流子浓度,降低势垒高度并减小耗尽层宽度,对最终形成欧姆接触起到了关键作用.     

退火对掺钒半绝缘4H-SiC晶片质量影响的研究

通过物理气相传输(PVT)法成功地生长出直径大于7.62 cm的掺钒半绝缘4H-SiC晶体。抛光后的掺钒半绝缘4H-SiC晶片在真空且温度1 600℃～2 000℃条件下进行退火处理,利用高分辨X-ray衍射仪、显微拉曼光谱仪、非接触电阻率测试仪和应力仪对退火前后的晶片进行了测试与分析,研究了退火工艺对掺钒半绝缘4H-SiC晶片应力的影响,并且得到了合适的退火工艺。结果表明:合适的退火处理有利于进一步提高晶片的质量。     

钒受主能级在n型4H-SiC中的深能级瞬态傅里叶谱和光致发光

借助深能级瞬态傅里叶谱研究了钒离子注入在SiC中引入的深能级陷阱.掺人的钒在4H-SiC中形成两个深受主能级,分别位于导带下0.81和1.02eVt处,其电子俘获截面分别为7.0 × 10-16和6.0×10-16cm2.对钒离子注入4H-SiC样品进行低温光致发光测量,同样发现两个电子陷阱,分别位于导带下0.80和1.6eV处.结果表明,在n型4H-SiC掺入杂质钒可以同时形成两个深的钒受主能级,分别位于导带下0.8±0.01和1.1±0.08eV处.     

钒受主能级在n型4H-SiC中的深能级瞬态傅里叶谱和光致发光

借助深能级瞬态傅里叶谱研究了钒离子注入在SiC中引入的深能级陷阱.掺人的钒在4H-SiC中形成两个深受主能级,分别位于导带下0.81和1.02eVt处,其电子俘获截面分别为7.0 × 10-16和6.0×10-16cm2.对钒离子注入4H-SiC样品进行低温光致发光测量,同样发现两个电子陷阱,分别位于导带下0.80和1.6eV处.结果表明,在n型4H-SiC掺入杂质钒可以同时形成两个深的钒受主能级,分别位于导带下0.8±0.01和1.1±0.08eV处.