4H-SiC晶体中Shockley层错的TEM观察

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摘要利用透射电子显微镜对4H-SiC晶体的Shockley层错组织缺陷进行观察并研究其特征和分布。

使用离子减薄等方法成功制备了符合透射电镜的观察要求样品，研究采用衍射衬度成像、电子衍射和高分辨电镜成像等手段，对4H-SiC晶体中的层错进行了观察研究。结果表明，晶体中层错呈现出典型的明暗相间的条纹衬度，层错边缘有不全位错，并初步统计了层错的密度大约为2.1´104/cm。根据层错区域原子密堆面的错排情况，与完整晶体的堆垛顺序比较，确定了层错的类型是Shockley层错，不全位错为Shockley不全位错。68047

毕业论文关键词 SiC晶体透射电子显微镜离子减薄层错

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title 4H-SiC crystals Shockley stacking faults observed by TEM

Abstract

The Shockley stacking fault tissue defects of 4H-SiC crystals were observed and several characteristics and distribution of them have been investigated by transmission electron microscopy.

Using ion milling method, samples meeting the TEM observation requirements were successfully prepared. In this study, we used diffraction contrast imaging, electron diffraction and high-resolution electron microscopy imaging and other means to research the stacking faults of 4H-SiC crystals.The results show that there are typical contrast of light and dark stripes in the stacking faults and there are partial dislocations in the edge of the stacking faults .The density of stacking faults was preliminarily estimated to be approximately 2.1´104/cm. According to the comparison between the staggered situation of the atomic close-packed plane in the stacking fault zone and the stacking sequence of perfect crystal, we can determine that the type of stacking faults is Shockley stacking faults, and the partial dislocations are Shockley partial dislocations.

Keywords SiC crystals Transmission electron microscopy(TEM) Ion thinning Stacking fault

1　绪论 4

1.1 碳化硅的晶体结构 5

1.2　SiC材料的性质 6

1.3　SiC的单晶生长 8

1.4　SiC 材料和器件的发展现状 11

1.5　SiC晶体中的缺陷 12

1.6　SiC研究取得的成果和发展趋势 13

2　实验的研究方法 14

2.1　实验材料 14

2.2　透射电镜样品制备 15

2.3　层错的电镜观察 18

3　实验结果与分析 23

结论 26

致谢 27

参考文献 28

1　绪论

半导体、微电子技术作为信息产业的基石，其发展曾经和正在改变人们的生活方式，并深刻影响一个国家的经济发展水平和国防技术水平，甚至渗透到一个国家的几乎所有方面。半导体、微电子技术也是当今世界特别是发达国家、战略型大国最为关注的技术之一。

SiC器件和其它半导体器件一样，材料的质量对于SiC器件的制备和性能具有非常重要的意义。高质量的SiC单晶是制备高性能SiC器件的基础，有利于SiC器件研制和进一步推广应用。目前，4H-SiC同质外延单晶薄膜的研究已经取得了可喜的成绩。但是国内才刚起步，且由于同质外延的表征测试存在一定困难：还没有一套系统完整的表征测试方法；对于非刻意掺杂4H-SiC同质外延中存在的影响器件性能的本征深能级，国际上也存在比较大的争议，不同样品的结果也差异很大；对于深能级的起源没有定论，也没有提出一套很好的解决办法。国内对于这一方面的研究还是空白。