4H-SiC中基面位错的氮修饰

Jiajun Li; Hao Luo; Guang Yang; Yiqiang Zhang; Xiaodong Pi; Deren Yang; Rong Wang

doi:10.1103/PhysRevApplied.17.054011

4H-SiC中基面位错的氮修饰

材料科学 2022-05-16 v2

作者: Jiajun Li , Hao Luo , Guang Yang , Yiqiang Zhang , Xiaodong Pi , Deren Yang , Rong Wang

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摘要

基面位错(BPDs)对基于4H碳化硅(4H-SiC)的双极功率器件的可靠性构成巨大挑战。众所周知，重氮(N)掺杂促进BPDs向螺纹刃型位错(TEDs)的转化，并提高基于4H-SiC的双极功率器件的可靠性。然而，N与BPDs之间的相互作用，以及N对BPDs电子性质的影响仍不明确，这显著阻碍了对基于4H-SiC的双极功率器件电子传输机制的理解。结合熔融碱蚀刻与开尔文探针力显微镜(KPFM)分析，我们证明BPDs在未掺杂4H-SiC中产生受主型态，而在N掺杂4H-SiC中表现为施主。第一性原理计算证实，BPDs在未掺杂4H-SiC的价带顶(VBM)之上产生占据缺陷态，在导带底(CBM)之下产生未占据缺陷态。来自本征缺陷和原生杂质的缺陷态向BPDs未占据缺陷态的电子转移，导致了未掺杂4H-SiC中BPDs的受主型行为。缺陷形成能表明，在4H-SiC的N掺杂过程中，N原子可自发修饰BPDs。N与BPD之间的结合对分解具有强抗性。N掺杂剂在BPDs核心的积累导致N掺杂4H-SiC中BPDs核心处施主型态的积累。该工作不仅丰富了对N掺杂4H-SiC中BPDs电子行为的理解，也有助于理解基于4H-SiC的双极功率器件的电子传输机制。

关键词

4H-SiC 基面位错氮修饰开尔文探针力显微镜第一性原理计算双极功率器件

引用

@article{arxiv.2202.13508,
  title  = {Nitrogen decoration of basal plane dislocations in 4H-SiC},
  author = {Jiajun Li and Hao Luo and Guang Yang and Yiqiang Zhang and Xiaodong Pi and Deren Yang and Rong Wang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2202.13508},
  year   = {2022}
}

备注

20 pages, 5 figures

4H-SiC中基面位错的氮修饰

摘要

关键词

引用

备注

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