# Characterizations on the doping of single-crystal silicon carbide

## Abstract

本文介绍了 elemental analysis，electrical 和 optical 方法。
其中 elemental analysis 主要指 SIMS（Secondary Ion Mass Spectrometry）。
electrical 方法包括 Hall effect 和 electrical scanning probe 等方法。
optical 方法包括光学吸收、拉曼、PL 等方法。
我们着重介绍分析载流子聚集分布的方法。

## Introduction

要制造半绝缘 SiC，需要掺杂 V。

SIMS 用来探测 SiC 中所有杂质的聚集情况，有很好的分辨率，同时探测受到的限制也很少。
但 SIMS 的探测范围有限（微米级别的区域），不能用来探测整个晶片。
同时，它也无法确定探测到的杂质是否有电活性。
因此，大多情况下，更倾向于直接探测电学性质。

## Elemental analysis

SIMS 分为 Dynamic SIMS（D-SIMS） 和 Static SIMS 或者 time-of-flight SIMS（ToF-SIMS）。
前者的一次离子电流密度更高，后者更低。

XPS（X-ray photoelectron spectroscopy）也可以做到类似的事情，但是它的灵敏度太低。

### Fundamental principle and applications of SIMS

TODO: SIMS 的具体原理，问一下zem

SIMS 用于探测表面时，可以探测几个原子层的厚度，一个像素大约 1-10 nm 大小。
它也可以用于探测不同深度处的情况，称为 depth profile analysis mode。
探测较深处时，探测的像素将会展宽；但也最多只能探测到微米级别的深度。
通常来说，对于很厚的样品，需要切片后再分层探测。

###  Challenge and the solution

一次离子电流越大，探测的灵敏度越大，但分辨率会降低。

SIMS 是一种破坏性的测试方法，并且非常耗时。
同时，它也只能测试元素是否存在，无法确定其电活性。

## Electrical methods