利用DLTS和TSC表征4H碳化硅中的晶体缺陷
摘要
未来的强子对撞机实验将需要能够承受更强辐射场的传感材料。因此，要么需要频繁更换探测器，要么需要显著提高硅的抗辐射能力，要么需要转向不同的材料。宽禁带材料是一个自然的选择，因为即使在辐照后，它们的漏电流也显著降低。近年来，高质量单晶4H多型碳化硅的生产取得了实质性进展，重新引起了人们对这种材料的兴趣。本文介绍了一项对n型外延4H碳化硅二极管中电活性缺陷的研究。通过采用深能级瞬态谱（DLTS）和热激电流（TSC）等光谱测量方法，研究了带隙中的能级。给出了缺陷参数，如浓度、活化能和俘获截面。我们利用一个模拟框架来比较和匹配这两种方法的结果。这项研究是在4H碳化硅传感器抗辐射能力研究的背景下进行的。其他研究，如辐照后材料的电荷收集效率等宏观特性，已在同种二极管上进行。本研究提供了在辐照前就存在于最先进的4H-SiC材料中的缺陷的第一组测量参数。这些缺陷是本征的，如空位，与杂质和掺杂不完善有关，或与生长相关。我们识别出了缺陷和一个与氮相关的缺陷。
引用
@article{arxiv.2505.02671,
title = {Characterisation of Crystalline Defects in 4H Silicon Carbide using DLTS and TSC},
author = {Niels Sorgenfrei and Elias Arnqvist and Yana Gurimskaya and Michael Moll and Ulrich Parzefall and Faiza Rizwan and Moritz Wiehe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.02671},
year = {2025}
}
备注
9 pages, 11 figures, prepared for the proceedings of the 20th Anniversary Trento Workshop on Advanced Silicon Radiation Detectors (TREDI25), to be published in the Proceedings Section of the Journal of Instrumentation (JINST); after peer review added comments about temp range of setup (section 1), effective doping concentration (section 2) and depth dependence in DLTS measurements (section 4)