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2024-08-08 10:25:06 +08:00

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Raman analysis of defects in n-type 4H-SiC

这篇文章在不同的三个位置(没有缺陷的地方,一个六边形缺陷的中心,一个圆形坑的中心) 测量了一片 n 型 4H-SiC 的拉曼光谱, 并解释了光谱中各个峰的含义包括完美晶体的峰n 型掺杂的峰,二次拉曼的峰), 同时用这些估计了材料的掺杂浓度和迁移率。

1. Introduction

提到,高密度的浅坑会导致 MOS 中载流子泄漏和发射,降低可靠性。 同时,缺陷会导致氧化层击穿。

提到1972 年,有人成功从理论上预言了 6H-SiC 拉曼光谱的形状,之后开始了拉曼的研究。 但是关于缺陷的拉曼光谱以及和二次拉曼的研究很少。

2. Experimental

衬底是 n 型掺杂,浓度 $2.5 \times 10^{17} , \text{cm}^{-3}$。 为了研究高浓度掺杂的情况,选定了一个地方注入了更多的杂质,浓度 $1.12 \times 10^{19} , \text{cm}^{-3}$。 最后在 Ar 氛围中退火,激活的掺杂浓度为 $2.8 \times 10^{18} , \text{cm}^{-3}$。

拉曼用的光源是 514.5 nm 的 Ar 激光器,功率 20 mW。

3. Results and discussion

提到,生长温度提高时,浅坑的密度会增加。 另外提到这里的六边形缺陷是一个平面的缺陷不是微管它是生长过程中的“obstacle”导致的。

3.1. Analysis of the first-order Raman spectra

这里讨论的是完美晶体的模式。

TODO: 对照声子谱,确定这些峰对应的声子模式。

利用测得的 LO 峰的形状,通过拟合曲线,可以估计掺杂浓度和迁移率。 结果是,六边形缺陷的掺杂浓度很低,迁移率最高;浅坑的掺杂浓度与无缺陷的地方差不多,迁移率略低。

3.2. Electronic Raman scattering from nitrogen doped 4H-SiC in round pit and hexagonal defect

exciton就是中文的“激发”产生一个电子和空穴。 bound exciton激发出来的电子和空穴被束缚在一个点缺陷附近。

TODO: 掺杂的激活,在微观上看,是怎么回事?

拉曼中,有四个峰是关于掺杂的,可以看到自旋谷分裂的信息。 第一个峰可能may beN 原子的振动导致的,第二个、第三个峰是关于 VO 的,第四个峰没看懂是什么来源。 其中六边形缺陷的峰少好几个,因此认为这里掺杂激活得很少。

TODO: 这个自旋谷分裂是不是核自旋导致的超精细结构? TODO: 第四个峰的来源是指什么?

提到,有人发现氧化击穿是发生在六边形缺陷的边缘处而不是中心,以及三角形缺陷会导致击穿而浅坑影响不大, 因此认为是掺杂浓度不均匀导致的影响。

3.3. Second-order Raman scattering from the defects in bulk 4H-SiC

看到了很多二次拉曼的峰,同样是无缺陷的与浅坑的峰差不多,六边形缺陷的峰少好几个。

TODO: 提到了有人去预测拉曼的实验结果,它们是如何预测的? TODO: 二次拉曼的原理。

4. Conclusion