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SiC/Aluminum doping of epitaxial silicon carbide.md

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+# Aluminum doping of epitaxial silicon carbide
+
+这篇文章做 CVD 实验验证了各种情况下 Al 的掺杂情况，以及用 CFD 模拟估计了气态的分子组分。
+考虑的晶型包括 4H 和 6H，包括 Si 面和 C 面。考虑的因素包括C/Si 比、生长速率、压力、温度。
+
+它的结论包括：
+* 降低载气压力可以略微提高生长速度，并可以提高外延质量，但它对 Al 掺杂浓度的影响有时会增加有时会减小。
+* 不同极性面上 Al 掺杂浓度不同，Si 面的 Al 掺杂浓度更高，且对各种参数更敏感（这里的 Si 面定义可能与我们不同）。
+* C/Si 比增加会提高 Al 掺杂浓度。
+* 温度增加会降低 Al 掺杂浓度，或者保持不变。
+* 非常高的 Al 掺杂浓度（10^20）会导致 Al 沉积物。
+
+## Introduction
+
+不同目的的 SiC 需要不同的外延结果。例如：
+* 功率器件需要较厚（～50 μm）且掺杂浓度较低的 drift layer，因此可以使用较高的生长速率来制作。
+* 微波器件需要较慢的生长速率，以使得不同层之间的掺杂浓度变化更锐利。
+* 大多数器件需要一个高掺的 cap layer 以形成欧姆接触（按照 p 型来计算，至少需要 10^18 cm^-3）。
+
+## Experimental procedure
+
+载气使用钯扩散氢（Palladium diffused hydrogen），原理是使氢气透过钯膜再进入反应室，目的是获得高纯度的氢气。
+衬底使用 SiC 涂覆的石墨，使用商业上的 4H 和 6H SiC 衬底，有斜切。
+
+使用 SIMS 测掺杂浓度。最低可以测出 10^14 的浓度。
+
+## Aluminum incorporation model
+
+它们认为 Al 原子在 Si 面会形成 3 个 Al-C 键，但在 C 面只会有一个，并据此估计 Al 在 Si 面吸附能低，
+  但我认为它们可能理解错了 Si 面与 C 面的模型。
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+## Thermodynamic calculations
+
+使用 CFD-ACE+ 模拟了反应。因为前驱体的浓度非常小，所以一般可以认为是理想气体。
+
+考虑了两组反应，一组反应中允许固体生成，另一组中不允许。
+使用的反应条件（气压等）与我们的相差很大。
+
+作者说各个组分的分压满足 Arrhenius 公式，但是我没有看到为什么满足。
+
+作者认为，C2H2 是主要提供 C 的气体分子。
+因为尽管 CH4 的浓度也很大，但它太稳定，不容易分解。
+
+## Results
+
+### TMA flow rate dependence
+
+TMA 输入速率增加，Al 掺杂浓度增加。Si 面掺杂浓度是 C 面的 10 倍。
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+### Growth rate dependence
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+同时增加 Si 和 C 的供应，掺杂浓度增加，直到达到某个速率后饱和。
+Si 面的情况被解释为：表面的 C 增加，供 Al 吸附的位置增加，导致 Al 掺杂浓度增加。
+他们还认为，Al 的表面扩散与 Si 和 C 互相不影响。
+在较低的生长速率下，Al 在表面富集了很多，只是在较高的生长速率下才能扩散到台阶附近。
+
+### C/Si ratio dependence
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+C 面不受到影响。保持生长速率不变的情况下，C/Si 比增加（1.5-5.0），Si 面的掺杂浓度增加。
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+### Pressure dependence
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+一般来说，载气压力减小（1000-50 mbar）、其它气体压力不变，掺杂均匀性在低压下会更好，且会长得快一些（3.6-5.6 μm/h）。
+
+在 3.6 μm/h 的生长速率下，随着载气压力降低，Al 掺杂浓度先增加后减小，在 300 mbar 时达到最大值。
+这可以从两方面来解释：一个是 Al 的分压减小（为什么？），使得 Al 掺杂减小；一个是 C/Si 比变化，使得 Al 掺杂增加。
+气压继续减小时，Al 掺杂略微减小，因为含 Si 分子的脱附增加。
+在 5.6 μm/h 的生长速率下，Al 掺杂随着载气压力的减小而减小。
+作者认为，在这种情况下，Al 的扩散速率受到从气态到表面的吸附速率的限制。
+
+### Temperature dependence
+
+C面时，几乎不受到影响；Si面时，Al 掺杂浓度随着温度的升高而降低（1500-1550°C），然后几乎不变（1550-1600°C）。
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+### Discussion
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+非常高的 Al 掺杂 (10^20 cm^-3) 可能会导致 Al 沉积物。

SiC/Analysis of surface diffusion of carbon- and nitrogen-containing molecules during homoepitaxial growth of 4H-SiC (0001) under silicon-rich conditions.md

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 # Analysis of surface diffusion of carbon- and nitrogen-containing molecules during homoepitaxial growth of 4H-SiC (0001) under silicon-rich conditions
 
+研究的是，外延或者PVT过程中，台阶面上，C 和 N 的扩散行为（主要是扩散长度，也就是在脱附之前，大概能扩散多远）。
+
+1 Torr \approx 133.32 Pa
+
+在他之前，很多人使用 BCF（Burton–Cabrera–Frank）理论来研究了 SiC 的台阶，introduction 里有很多文献。
+

SiC/Doping induced lattice misfit in 4H–SiC homoepitaxy.md

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+# Doping induced lattice misfit in 4H–SiC homoepitaxy
+
+这篇论文主要讨论的是重 n 掺杂的衬底与其它掺杂浓度（既包括 n 掺杂也包括 p 掺杂）的外延层的晶格失配。
+通过测量外延后衬底的弯曲程度来估计晶格失配，对于一部分样品还额外使用了 HRXRD 来测量晶格失配。
+还讨论了一些模型来估计外延层的临界厚度，但作者认为这些模型不能用于解释 4H-SiC 的情况，因为 4H-SiC 中非常容易形成层错
+  （正文倒数第二段有一些引用文献）。
+
+HRXRD 就是 High resolution X-ray diffraction。
+
+## Introduction
+
+作者认为，对于 4H-SiC，晶格失配产生的位错的 burgers 矢量会沿着 $[11\overline{2}0]$ 方向。
+同时，它的线矢也应该在面内，所以它就是 BPD。
+我觉得这个说法未必有道理，但也未必没有道理。
+单纯考虑原子结构，的确有可能因为这个原因产生 BPD，但实验中是否确实会因此产生，很难确定。
+
+一些实验测定了与本文相似的一些情况，本文主要是补足和系统化它们的研究。
+
+## Experimental
+
+### Description of samples
+
+尽量使用了比较薄的衬底，因为这样弯曲会更明显。
+
+衬底的 n 浓度为 1.1 到 1.7e10^19 cm^-3。
+
+衬底是从同一个晶锭上切下来的，可以认为它们的缺陷密度差不多。
+
+生长温度 1650 摄氏度，速度 13 μm/h。
+
+使用 FTIR（傅里叶变换红外光谱）测量外延层的厚度。
+
+生长了三个系列：一个是保持 n 掺杂 10^15，改变外延层的厚度（12.5，25，50 μm）；
+  一个是保持外延层厚度 10 μm，改变 n 掺杂浓度（10^15 到 2e10^19）；
+  一个是保持外延层厚度 12.5 μm，改变 p 掺杂浓度（2e10^19 到 1.5e10^20）。
+
+### Wafer geometry measurements and Stoney’s model
+
+根据一些测量数据，计算外延前和外延后的弯曲程度，相减得到外延层导致的弯曲程度。
+之后，使用 Stoney 模型，来根据这个弯曲程度，估计晶格失配。
+
+### Analysis of reciprocal space maps
+
+这个方法似乎是用来直接测量晶格尺寸的，但具体是如何做到的，我没有看懂。
+
+### Synchrotron X-ray topography and defect selective etching
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+似乎是使用一些实验方法来测试缺陷密度的。
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+## Results
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+### Dislocation densities of substrates and epilayers
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+我们的外延片的缺陷密度和衬底差不多，都是 10^4 cm^-2 的量级。我们认为从衬底到外延片，缺陷既没有产生也没有湮灭。
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+### Determination of wafer curvature
+
+N 掺杂造成的弯曲很小，在 10 微米的外延层的情况下，所有的掺杂浓度中，均只有大约 0.02 m^-1 的弯曲。
+如果外延层厚度改变，则弯曲程度大致也线性改变。
+
+TODO: 对于后者，拟合的直线似乎截距不是零。退火可以导致掺杂原子重新分布，进而导致弯曲程度变化？
+
+而对于 Al，随着掺杂浓度增加，弯曲程度迅速增加，最大可以超过 0.2 m^-1。
+所有这些弯曲都是凸起的。
+
+### Determination of lattice constants by HRXRD
+
+除了用实验直接测试了样品的晶格常数，还计算了如果弛豫之后，晶格常数应该是多少。
+
+可以看到，横向的晶格常数（a）对于不同的 Al 掺杂浓度变化不大（只有很少的增加），但纵向的晶格常数（c）却有很大的增加，
+  导致它与衬底的晶格常数差距变大。
+
+## Discussion
+
+### Lattice misfit between substrate and epilayer
+
+这里提到了一个 Jacobson 提到的公式，用于估计替换杂质导致的晶格常数的变化比率（按照各项同性来估计）。
+它除了浓度，还考虑了体模量和剪切模量。
+
+### Critical epilayer thickness
+
+#### Models for critical epilayer thickness
+
+有两个用来估计产生的缺陷的密度，一个叫 MB-model，一个叫 PB-model。
+前者假定衬底中的缺陷都会传递到外延层，当外延层厚度超过一定值时，晶格失配会导致刃位错在外延层与衬底附近产生额外的位错，
+  导致位错增加。
+后者假定衬底中没有缺陷，缺陷是在外延过程中在生长界面中产生（如果产生缺陷的能量比不产生的低的话），
+  并滑移到外延层与衬底的界面附近的。
+临界厚度就是缺陷开始增加的厚度。
+
+#### Distinction between pseudomorphic and relaxed epilayers
+
+文中提到，从衬底到外延层没有缺陷的增加，被称为 pseudomorphic growth，即外延层受到的应力完全转化为应变而没有产生缺陷。
+
+#### Comparison of experiment and models
+
+MB 模型预测的临界厚度比较薄（因为在缺陷附近再产生缺陷比较容易），而 PB 模型预测的临界厚度比较厚。
+
+我们的厚度都比 MB 模型预测的临界厚度要厚，但比 PB 模型预测的要薄。
+我们的实验结果都没有产生位错。但仔细考量后，我们认为 MB 和 PB 模型都不能用于解释 4H-SiC 的情况。
+
+

SiC/Gas-Phase Modeling of Chlorine-Based Chemical Vapor Deposition of Silicon Carbide.md

@@ -0,0 +1,7 @@
+# Gas-Phase Modeling of Chlorine-Based Chemical Vapor Deposition of Silicon Carbide
+
+这篇文章计算了 SiC CVD 过程中气相的组成（带 Cl）。算是开创计算方法的一个文章。
+在计算时，考虑的因素有：前驱体的类型，温度，Cl/Si 比，前驱体的聚集度（这是什么？）。
+
+这篇文章也不是讲方法的，而是用商业软件（叫做 CFD-ACE+）来计算的。卒。
+

SiC/Sticking coefficient and Si C ratio of silicon carbide growth species on reconstructed 4H SiC 0001 surface by ab initio calculations.md

@@ -0,0 +1,89 @@
+# Sticking coefficient and Si C ratio of silicon carbide growth species on reconstructed 4H SiC 0001 surface by ab initio calculations
+
+这篇文章考虑了 PVT 过程中 SiC 的各种表面重构，并对最稳定的结构计算了表面的 Si/C 比以及各种组分的吸附系数（贡献比率）。
+
+## Introduction
+
+PVT 过程中典型的温度是 2200 摄氏度，典型的压强为 5x10^-6 Torr (6.65x10^-4 Pa)。
+
+这里列举了几个 CVD 里会出现的缺陷和对应的条件：
+* Si/C 比很低时，三角形缺陷等表面形貌缺陷会比较容易出现，一般认为它是由于 Si 空位而产生的。
+* Si/C 比很高时，台阶会聚集成较大的台阶，同时出现 C 空位和 Si 液滴（droplets）。
+
+PVT 时，原料与生长面的距离对生长结果有比较大的影响。
+一般来说，距离足够远时，生长较慢，有足够的扩散时间，生长的质量较高。距离较近时生长质量不好。
+
+在 PVT 中，籽晶需要经过抛光和化学腐蚀以去除表面的氧化层，然后通过退火使得表面重构到较稳定的状态，
+  然后使用氢气等饱和表面的悬挂键。
+
+有不同的实验研究了 SiC 的表面重构。但这些实验使用的标记我看不懂。
+
+## Theoretical methods
+
+S1上表面、S2上表面可以被标记为 h-terminate、k-terminate（对应关系还没有确定），这是 Jagodzinski 标记。
+其中 ABCB 中，B 是 h 层，截断它的为 h-terminate，A 和 C 是 k 层，截断它的为 k-terminate。
+对应到我们的模型中，S1 上表面为 h，S2 上表面为 k。
+
+一些模型同时计算了自旋极化和非极化的情况，它们的能量略有差别。
+
+定义了 sticking coefficient，定义为分子每次碰撞到表面上后，被吸附的概率。
+有两种方法来估计：一种是使用 Reuter 和 Scheffler 提出的理论，一种是使用 MD 模拟。
+本文中使用前者，并且稍作修改。
+作者说吸附过程没有势垒，这与我计算结果一致。
+
+作者在估计吸附概率时，考虑了温度。但这个温度影响的效应，仅限制于在不同位置上的相对吸附概率。
+如果直接假定在所有可行的吸附位点上概率都相同（吸附能量都相同的话），它实际上是没有考虑吸附概率随着温度的变化，
+  也就是和我之前的方法是一样的。
+所以，实际上应该同时考虑一个脱附概率。
+
+## Results and discussion
+
+### Models and their stability
+
+图 2f-h 的模型作者称为 Buckled model with (2x1) top surface periodicity，
+  这与我在模拟中发现的高低不平在一定程度上是一致的。
+作者提到，这个模型与理想模型在能量上不稳定（不一定谁高谁低），因此之后不再考虑这个模型。
+除了这个模型和理想模型以外，作者还考虑了一个 π-bonded chain mode，简称 π-BC。
+π-BC 带自旋极化的结果不考虑，因为它会回到不带自旋极化的结果。
+π-BC 的结果都比理想模型能量要低，但它的模型太小了，我不确定它的计算结果是否正确。
+之后只考虑 π-BC 的结果。
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+### Adsorption of SiC growth species on the (2x1) 4H−SiC(0001)C π-bonded chain (π-BC) Surface
+
+考虑了各种分子吸附到表面上的情况，包括 Si4C2（有两种构型），SiC2，Si2C2。
+这些被认为是 PVT 中主要的分子。
+
+第五页右侧第二段作者讨论了各种位置的情况，但是我没有看明白到底哪个位置是指代哪里。
+
+#### SiC(g) Species adsorption
+
+SiC 在气态中占比不高，但它到表面上的吸附系数很高，因此也被考虑。
+
+SiC 分子有两头可能会吸附到表面上，也就是有两个吸附位置。
+π-BC 表面上有九个吸附位点。
+还考虑了吸附时分子可能在不同的角度。
+结论表明，其中一种情况（称为 T7C_R）能量最低。
+
+#### SiC2(g) Species adsorption
+
+#### Si2C2(g)(I1) Species adsorption
+
+#### Si4C2(g)(I1) Species adsorption
+
+Si4C2(g)(I1) 和 Si4C2(g)(I2) 被认为是 PVT 中最多的分子。
+
+#### Si4C2(g)(I2) Species adsorption
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+#### Sticking coefficient
+
+作者认为，首先，这些分子吸附到表面上后，不会保持 Si、C 原子数不相等的情况，而是会互相组合成一比一的 SiC 固体。
+
+使用等价位点的个数除以总位点的个数，作为吸附的概率。
+
+作者认为他提出了一个通用的计算吸附概率的方法。
+
+#### Si/C ratio
+
+研究了在特定温度下，生长面附近的 Si/C 比如何变化。
+
+

SiC/Surface Kinetic Mechanisms of Epitaxial Chemical Vapour Deposition of 4H Silicon Carbide Growth by Methyltrichlorosilane-H2 Gaseous System.md

@@ -0,0 +1,22 @@
+# Surface Kinetic Mechanisms of Epitaxial Chemical Vapour Deposition of 4H Silicon Carbide Growth by Methyltrichlorosilane-H2 Gaseous System
+
+这篇讲的是，使用 CH3-Si-Cl3 作为唯一源气时，4H-SiC CVD 时的表面动力学。
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+提到：卤素的加入可以加速沉积，选用 Cl 是因为便宜又纯度高。
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+TODO: 提到了很多研究 H-Si-C-Cl 体系的文章，可以顺着看一看。
+
+TODO: 提到了 tail gas test，用来确认对气体中成分的猜测是否正确。
+
+这个文章用 COMSOL 模拟了在 CVD 的不同空间位置（例如，衬底中心附近，衬底边缘）温度的分布，
+  然后根据温度计算分子组成。
+计算分子组成的方法引用的别的文章，似乎本质上还是化学平衡常数的方法，用到的实验数据和参数也是从别的文章里拿的。
+使用的温度也与我们完全不同。
+
+文中声称，达到化学平衡的时间比气体流过的时间长得多，因此总是假定没有达到化学平衡。
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+文中还计算了，吸附到不同位点上时的 sticking coefficient。这是怎么来的？
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+
+
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化学/Ab Initio Calculations of the Equilibrium Constants of the Gas-Phase Reactions.md

@@ -0,0 +1,2 @@
+# Ab Initio Calculations of the Equilibrium Constants of the Gas-Phase Reactions
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化学/Ab Initio Kinetics of Gas Phase Decomposition Reactions.md

@@ -0,0 +1,2 @@
+# Ab Initio Kinetics of Gas Phase Decomposition Reactions
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化学/Ab initio equilibrium constants for H2O-H2O and H2O-CO2.md

@@ -0,0 +1,4 @@
+# Ab initio equilibrium constants for H2O-H2O and H2O-CO2
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+TODO: 这篇读一读，照着做一做
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