4H-SiC 中高 N 原子密度层结构与各向异性的第一性原理研究
材料科学
2021-12-15 v4
摘要
氮化退火工艺被广泛用于减少劣化 4H-SiC/SiO 金属-氧化物-半导体场效应晶体管沟道迁移率的界面陷阱态。在近期实验中，报道了退火界面处高 N 原子密度层的存在，并且已知其浓度在晶面内具有各向异性。迄今为止，由氮化退火工艺掺入的 N 原子周围原子结构与电子态对各向异性起源的作用尚不清晰。本工作中，我们提出了一种具有高密度 N 原子层（）的 4H-SiC 简化原子尺度模型结构，其量级与实验观测一致。我们以块体 4H-SiC 为主晶格，并考虑在 -、- 和 Si-(C-) 面上的准立方（-）与六方（-）位点处掺入 N 原子的若干组原子构型。基于密度泛函理论计算，我们研究了能量稳定性对分布方向的影响。尽管我们的块体模型相比真实界面结构有所简化，我们确认了不同模型间的显著差异，并观察到 N 原子在 -面的掺入是稳定的。此外，由电子态分析，我们提出形成能的这种各向异性源于由 N 原子掺入结构几何构型差异所导致的配位数变化。
引用
@article{arxiv.2009.01627,
title = {First-principles study on structure and anisotropy of high N-atom density layer in 4H-SiC},
author = {Mitsuharu Uemoto and Naoki Komatsu and Yoshiyuki Egami and Tomoya Ono},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.01627},
year = {2021}
}
备注
15 pages, 6 figures