碳化硅(SiC)材料是第三代半導(dǎo)體材料中典型的寬禁帶半導(dǎo)體材料之一,被廣泛應(yīng)用在抗高壓和抗輻照環(huán)境中,在航空航天等領(lǐng)域具有重要的作用。對(duì)于半導(dǎo)體材料而言,微量的離子摻雜和材料缺陷都會(huì)對(duì)材料特性產(chǎn)生重大的影響。研究發(fā)現(xiàn)SiC材料的磁性不一定和材料本身所含的磁性元素有關(guān),與外部環(huán)境以及材料缺陷也存在一定的關(guān)系�；诖吮疚奶岢鐾ㄟ^研究SiC材料的順磁背景以及d0磁性產(chǎn)生的原因,從而分析SiC磁性與缺陷之間的相關(guān)機(jī)理。提出了通過順磁中心濃度定量表征材料缺陷的新方法,并通過實(shí)驗(yàn)和軟件仿真,將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與擬合結(jié)果對(duì)比,對(duì)表征方法進(jìn)行了驗(yàn)證;通過小劑量注入實(shí)驗(yàn),研究了d0磁性的產(chǎn)生原因,具體工作包括:1.分析了SiC材料d0磁性產(chǎn)生的原因,對(duì)d0磁性產(chǎn)生的條件進(jìn)行了分類。并且對(duì)現(xiàn)有測(cè)試材料損傷的技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析,提出了表征損傷的新思路。分析了實(shí)驗(yàn)的可行性以及實(shí)驗(yàn)的前提。2.通過SRIM模擬分析了測(cè)試樣品的注入過程,分析了試驗(yàn)的可行性。并且得到了Ar、Xe、Au、C、O以及H離子分別在注入能量為200 KeV、300 KeV、400 KeV、500 KeV、5 MeV、15 MeV、17 MeV以及100 KeV條件下的SiC受損傷的最大值以及深度。3.對(duì)二十三個(gè)測(cè)試樣品進(jìn)行磁性分析。分析中使用兩種方法:第一種在300 K對(duì)未注入的參考片擬合出抗磁性函數(shù),再與5 K下的樣品磁性進(jìn)行相減。第二種是直接使用同一樣品在5 K下的磁性與300 K下的抗磁性進(jìn)行相減,減少了二次擬合的偏差性。根據(jù)試驗(yàn)中產(chǎn)生磁性的樣品,研究了d0磁性出現(xiàn)的條件。4.使用低注入劑量H離子對(duì)SiC進(jìn)行離子注入,使其出現(xiàn)大量的點(diǎn)缺陷,進(jìn)而對(duì)點(diǎn)缺陷與d0磁性的產(chǎn)生進(jìn)行研究,研究?jī)烧咧g的關(guān)系。使用拉曼光譜學(xué)對(duì)H離子注入SiC進(jìn)行了光學(xué)分析,將所有的拉曼峰位紅移進(jìn)行了對(duì)比,并分析了損傷程度。通過分析聲子等離子體激元耦合模(LOPC模)得到載流子濃度的變化趨勢(shì),采用霍爾(Hall)測(cè)試出載流子面密度、方阻等參數(shù),進(jìn)行了電學(xué)分析。并且使用深能級(jí)瞬態(tài)譜(DLTS)分析了缺陷種類以及缺陷能級(jí)。最后,將提出的順磁表征方法與常用的缺陷表征方法進(jìn)行了比較,得到順磁性表征材料缺陷的優(yōu)點(diǎn)是:無損性、定量性、測(cè)試精度高等。同時(shí)這種方法存在的缺點(diǎn)是:如果測(cè)試出現(xiàn)多種磁性,難以將順磁性單獨(dú)剝離,從而精確表征。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN304
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 SiC材料以及應(yīng)用
    1.2 SiC缺陷簡(jiǎn)介
    1.3 d0磁性
        1.3.1 d0磁性的發(fā)現(xiàn)
        1.3.2 磁性表征對(duì)于d0磁性研究的重要意義
    1.4 小注入的原因
    1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容及安排
第二章 樣品的制備和表征方法
    2.1 常用的半導(dǎo)體材料測(cè)試方法
        2.1.1 拉曼光譜
        2.1.2 非接觸式霍爾效應(yīng)測(cè)試
        2.1.3 深能級(jí)瞬態(tài)譜
    2.2 樣品制備
        2.2.2 樣品的清洗
    2.3 離子注入技術(shù)
        2.3.1 離子注入技術(shù)簡(jiǎn)介
        2.3.2 離子注入的特點(diǎn)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 SiC損傷仿真
    3.1 SRIM程序簡(jiǎn)介
    3.2 DPA計(jì)算方法
        3.2.1 不同離子注入條件下的DPA分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 Ar、Xe、Au、C、O離子注入線性回歸分析
    4.1 磁性測(cè)量和表征
        4.1.1 磁性測(cè)量的原理
    4.2 回歸分析方法的介紹
    4.3 不同離子注入條件見下的回歸分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 H離子小注入
    5.1 磁性表征
    5.2 拉曼光譜對(duì)回歸分析的支撐作用
        5.2.1 拉曼光譜在缺陷分析上的應(yīng)用的介紹
        5.2.2 拉曼光譜對(duì)缺陷的表征
    5.3 電學(xué)性能測(cè)試
        5.3.1 Hall效應(yīng)測(cè)試
        5.3.2 拉曼光譜電學(xué)分析
    5.4 N型4H-SiC中小劑量注入誘生缺陷的深能級(jí)瞬態(tài)譜研究
        5.4.1 深能級(jí)瞬態(tài)譜缺陷分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論和展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2864511