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摘要作为一种宽带隙半导体材料，近些年来，碳化硅（SiC）以其在高温、高频率、高功率电子器件中的潜在应用而受到了人们的广泛关注。 有研究证明6H-SiC器件的性能退化现象与晶体中存在的扩展缺陷有关。 本论文利用透射电子显微镜，对采用物理气相传输法生长的6H-SiC晶体的结构和晶体中层错缺陷进行了观察分析。通过衍衬成像，观察了层错的特征和分布，基于层错成像观察理论，通过改变观察条件和调整样品的倾转，观察了层错明暗相间的条纹衬度以及层错边缘的不全位错，并估算了层错的密度为6104/cm。通过高分辨电镜成像，观察了层错区域原子密堆面的错排情况，并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。9544
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关键词 层错 透射电子显微镜 物理气相传输方法 6H-SiC 不全位错
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title TEM Study of stacking faults in 6H-SiC crystals
Abstract
Recently, silicon carbide (SiC) has received considerable attention as a wide bandgap semiconductor for potential applications in high-power, high-frequency, and high-temperature electronic devices. It has been demonstrated that the degradation phenomenon in 6H-SiC devices could be associated with the presence of extended defects in the crystals. In this paper, microstructure of stacking faults in 6H-SiC grown by physical vapor transport (PVT) was investigated by using transmission electron microscopy (TEM). Using diffraction contrast imaging technique, the fringes of stacking faults and the bonding partial dislocations were observed by changing the observation condition and the sample’s directions. The stacking fault density in 6H-SiC crystals was about 6104/cm. The stacking sequences around the stacking faults were identified by high resolution TEM. In comparison with the stacking sequences of the perfect crystals, the stacking faults are determined to be single-layer Shockley faults bound by Shockley partial dislocations.
Keywords Stacking faults TEM PVT 6H-SiC Partial dislocations
目录
1绪论 1
1.1 碳化硅的晶体结构与特性 1
1.2 碳化硅的基本性能 2
1.2.1 化学性质 2
1.2.2 物理机械性质 2
1.2.3 电学性质 2
1.2.4 其他性质 2
1.3 碳化硅晶体制备方法 2
1.3.1 Lely法 2
1.3.2 PVT法 2
1.3.3 SiC外延法 3
1.4 碳化硅材料市场现状 4
1.5 碳化硅材料的应用 6
1.6 碳化硅材料发展现状 6
2 实验内容和研究方法 8
2.1 碳化硅晶体的生长 8
2.2 透射电镜样品制备 8
2.2.1 基本要求 8
2.2.2 透射电镜样品制备 9
2.3 层错的电镜观察 12
2.3.1 衍衬象形成原理 12
2.3.2 理想晶体的衍射强度和非理想晶体的衍射衬度 12
2.3.3 层错衬度的形成原理 14
3 实验结果的分析 16
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
1绪论
随着微电子技术的发展，传统的Si半导体材料由于本身结构和特性的原因，在高温、高频、光电等方面越来越显示出其不足和局限性，一系列新型的半导体材料如SiC、金刚石等越来越引起人们的重视。其中SiC材料以其特有的大禁带宽度、高临界击穿场强、高电子迁移率、高热导率等特性，成为制作高温、高频、大功率、抗辐照、短波长发光及光电集成器件的理想材料，在微电子、光电子等领域起到了独特的作用，成为国际上新材料、微电子和光电子领域研究的热点。