通过瞬态电容测量与原子分辨率化学分析探测 SiO2/4H-SiC 界面处的电子俘获
应用物理
2020-01-15 v1 材料科学
摘要
研究栅氧化层 (SiO2) 与碳化硅 (4H-SiC) 界面的电学与结构特性是一个基础课题，对理解和优化金属-氧化物-半导体场效应晶体管 (MOSFETs) 的性能具有重要意义。本文中，我们结合瞬态栅电容测量 (C-t) 与具有亚纳米分辨率的先进扫描透射电子显微镜电子能量损失谱 (STEM-EELS)，对横向 4H-SiC MOSFETs 中的近界面氧化层陷阱 (NIOTs) 进行了研究。随温度变化的 C-t 测量表明，有效 NIOTs 放电时间与温度无关，且 NIOTs 中的电子通过隧穿向半导体发射。我们在隧穿弛豫模型中考虑界面态密度对 NIOTs 放电时间建模，从而将陷阱定位在距 SiO2/4H-SiC 界面至多 1.3nm 的隧穿距离内。另一方面，亚纳米分辨率 STEM-EELS 揭示了非突变 (NA) SiO2/4H-SiC 界面的存在。该 NA 界面显示出碳原子在亚化学计量 SiOx 矩阵中的重排。NA 界面区域中混合的 sp2/sp3 碳杂化表明，界面碳原子已失去其四面体 SiC 配位。
引用
@article{arxiv.2001.04712,
title = {Electron trapping at SiO2/4H-SiC interface probed by transient capacitance measurements and atomic resolution chemical analysis},
author = {Patrick Fiorenza and Ferdinando Iucolano and Giuseppe Nicotra and Corrado Bongiorno and Ioannis Deretzis and Antonino La Magna and Filippo Giannazzo and Mario Saggio and Corrado Spinella and Fabrizio Roccaforte},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.04712},
year = {2020}
}