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Assessing the effect of hydrogen on the electronic properties of 4H-SiC
abstract
本文研究了 H 对 4H-SiC 电子结构的影响和对缺陷的钝化。 我们发现 H 主要分布在 Si-C 键中间和 Si 四面体位。 在高浓度 N 掺杂的情况下，Si 四面体位的 H 会 pin 费米能级并阻碍电荷聚集。 在 p 型中，Si-C 键中间的 H 的补偿效应不如 VC。 我们发现 H 可以钝化 Al 掺杂中的 VC 进而增加载流子寿命。 在量子比特应用的领域，我们发现 H 可以在制造 VSi 时起到钝化作用，之后再通过退火将它们分离。
Introduction
对于 n 型，H 离子注入、H 等离子体处理和高温 H 退火可以降低电荷聚集、提高电阻率。 这个机制有认为是形成 N_C-H 复合体、间隙 H 和本征缺陷导致的电子陷阱。 对于 p 型，也有类似的效应，但机制不同。 其机制包括退火时 Al_Si-H 复合体的分解，以及带正电的 H 的产生。 此外，V_C 也会严重地影响载流子寿命。
我们认为，在 n 型中，减少 H 的掺杂是很重要的。 在 p 型中，H 可能会钝化 Al_Si，但这很容易通过退火来消除。 在量子比特的应用中，可以用 H 来在制造过程中钝化 V_Si，并在之后退火来分离它们。
Computational methodology
Results and discussion
Configurations
我们考虑了 H 在各种替位和间隙位的情况。k 和 h 的替位能量差别很小，因此可以忽略。
H 会引入一些深能级。
富 Si 和富 C 不会太影响 H 的形成能，因此之后的计算都在富 Si 极限下进行。
H in n-type 4H-SiC
During the homoepitaxy of n-type 4H-SiC layers, the electron concentration of the n-type buffer layer should be as high as possible to guarantee the conversion efficiency of basal plane dislocations.
TODO: 这是什么？
然而，n 掺杂浓度仍然需要提高。
在 n 型掺杂中，会因为 Si 四面体位的 H 而 pin 费米能级，使得费米能级难以进一步提高。