碳化硅(SiC)材料是第三代半導體材料中典型的寬禁帶半導體材料之一,被廣泛應用在抗高壓和抗輻照環(huán)境中,在航空航天等領域具有重要的作用。對于半導體材料而言,微量的離子摻雜和材料缺陷都會對材料特性產生重大的影響。研究發(fā)現SiC材料的磁性不一定和材料本身所含的磁性元素有關,與外部環(huán)境以及材料缺陷也存在一定的關系�；诖吮疚奶岢鐾ㄟ^研究SiC材料的順磁背景以及d0磁性產生的原因,從而分析SiC磁性與缺陷之間的相關機理。提出了通過順磁中心濃度定量表征材料缺陷的新方法,并通過實驗和軟件仿真,將實驗結果與擬合結果對比,對表征方法進行了驗證;通過小劑量注入實驗,研究了d0磁性的產生原因,具體工作包括:1.分析了SiC材料d0磁性產生的原因,對d0磁性產生的條件進行了分類。并且對現有測試材料損傷的技術優(yōu)缺點進行分析,提出了表征損傷的新思路。分析了實驗的可行性以及實驗的前提。2.通過SRIM模擬分析了測試樣品的注入過程,分析了試驗的可行性。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.對二十三個測試樣品進行磁性分析。分析中使用兩種方法:第一種在300 K對未注入的參考片擬合出抗磁性函數,再與5 K下的樣品磁性進行相減。第二種是直接使用同一樣品在5 K下的磁性與300 K下的抗磁性進行相減,減少了二次擬合的偏差性。根據試驗中產生磁性的樣品,研究了d0磁性出現的條件。4.使用低注入劑量H離子對SiC進行離子注入,使其出現大量的點缺陷,進而對點缺陷與d0磁性的產生進行研究,研究兩者之間的關系。使用拉曼光譜學對H離子注入SiC進行了光學分析,將所有的拉曼峰位紅移進行了對比,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,采用霍爾(Hall)測試出載流子面密度、方阻等參數,進行了電學分析。并且使用深能級瞬態(tài)譜(DLTS)分析了缺陷種類以及缺陷能級。最后,將提出的順磁表征方法與常用的缺陷表征方法進行了比較,得到順磁性表征材料缺陷的優(yōu)點是:無損性、定量性、測試精度高等。同時這種方法存在的缺點是:如果測試出現多種磁性,難以將順磁性單獨剝離,從而精確表征。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN304
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
第一章 緒論
    1.1 SiC材料以及應用
    1.2 SiC缺陷簡介
    1.3 d0磁性
        1.3.1 d0磁性的發(fā)現
        1.3.2 磁性表征對于d0磁性研究的重要意義
    1.4 小注入的原因
    1.5 本文的主要研究內容及安排
第二章 樣品的制備和表征方法
    2.1 常用的半導體材料測試方法
        2.1.1 拉曼光譜
        2.1.2 非接觸式霍爾效應測試
        2.1.3 深能級瞬態(tài)譜
    2.2 樣品制備
        2.2.2 樣品的清洗
    2.3 離子注入技術
        2.3.1 離子注入技術簡介
        2.3.2 離子注入的特點
    2.4 本章小結
第三章 SiC損傷仿真
    3.1 SRIM程序簡介
    3.2 DPA計算方法
        3.2.1 不同離子注入條件下的DPA分析
    3.3 本章小結
第四章 Ar、Xe、Au、C、O離子注入線性回歸分析
    4.1 磁性測量和表征
        4.1.1 磁性測量的原理
    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
第五章 H離子小注入
    5.1 磁性表征
    5.2 拉曼光譜對回歸分析的支撐作用
        5.2.1 拉曼光譜在缺陷分析上的應用的介紹
        5.2.2 拉曼光譜對缺陷的表征
    5.3 電學性能測試
        5.3.1 Hall效應測試
        5.3.2 拉曼光譜電學分析
    5.4 N型4H-SiC中小劑量注入誘生缺陷的深能級瞬態(tài)譜研究
        5.4.1 深能級瞬態(tài)譜缺陷分析
    5.5 本章小結
第六章 結論和展望
參考文獻
致謝
作者簡介

【參考文獻】

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1 郭嘯;劉學超;忻雋;楊建華;施尓畏;;拉曼面掃描表征氮摻雜6H-SiC晶體多型分布[J];無機材料學報;2012年06期

2 彭燕;寧麗娜;高玉強;徐化勇;宋生;蔣鍇;胡小波;徐現剛;;4H-SiC晶體表面形貌和多型結構變化研究[J];人工晶體學報;2010年03期

3 馮敏,王玉芳,郝建民,藍國祥;拉曼光譜方法研究SiC晶體的晶型[J];光散射學報;2003年03期

相關碩士學位論文 前2條

1 蘇江;離子注入和退火對非故意摻雜4H-SiC中本征缺陷影響的ESR研究[D];西安電子科技大學;2011年

2 袁兆林;離子注入摻雜及退火處理對ZnO薄膜性能影響的研究[D];電子科技大學;2008年

本文編號：2864511