1、外文原文：http:/ 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 学院 （ 系）： 材料科学与工程 学院 专 业： 材料科学与工程专业 姓 名： &nb
2、sp; 学 号： 外文出处： APPLED PHYSICS VOLUME 81,NUM
3、BER 20. 11 NOVEMBER 2002 附 件： 1.文资料翻译译文； 2.外文原文。 指导教师评语： 签名：
4、; 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 (用外文写 ) 附件 1：外文资料翻译译文 退火过程中 高 掺杂的 4H-SIC 外延层里堆垛层错的形成 H. J. Chung, J. Q. Liu, and M. Skowro
5、nskia 材料科学与工程学院，卡耐基 梅隆大学 ， 匹兹堡市，宾夕法尼亚州 15213 （收到 2002 年 6 月 21 日，接受 2002 年 9 月 13 日） 在 4H-SIC 基体上，在 n+ 4H-SIC 外延层里沉积形成的堆垛层错已经能通过常规的和 HRTEM 观察到。在退火过程中，层错形成发生在氩气下 1150 度，持续 90 分钟。所有的层错都是在两个相邻基底面通过部分位错的滑动所形成的相同的双层肖克利层错。对于在外延层与基体界面的几个包含层错的部分位错，伯格斯矢量标志已经通过 HRTEM 被确定。大约有一半的位错有相应的插入到外延层的额外半平面
6、，但是另一半位错导致同一半平面从薄膜里去除。进一步说，被相反标志的位错包含的两个层错间距仅有 80 纳米。因为在外延层和基体的作为层错扩展动力的掺杂不同，所 以 这 一 结 果 与 机 械 应 力 所 得 不 一 致 。 2002 年 美 国 物 理 研 究 所 。DOI:10,1063/1,15119961 由于其高饱和电子速度、击穿场和热传导的性质，对于高频率和高功率电子产品，碳化硅是一种很有前途的宽禁带半导体。制造通过层错和位错来使其特性下降的碳化硅器件，高品质单晶及外延层是必要的。碳化硅有许多沿 C 轴、一个改变低能量序列结果的不同原子堆积序列的类型。在 6H- SiC 里，一个肖克利
7、层错能只有2.9 mJ/m2，而 4H-碳化硅是 14.7+2.5 mJ/m2。作为一个结论，碳化硅里的堆垛层错比在其他材料里更容易形成，因此，堆垛层错已经在碳化硅晶体和外延结构中成为代表性缺陷。 最近，在用氩气氧化和退火的过程中，已经观察到在高度掺杂的 4H-碳化硅里堆垛层错的形成。提出了几种不同的形成机理。 Okojie 等人提出在 P 型 4H 碳化硅基体上氧化过程沉积的掺杂氮的 4H 碳化硅同质外延层中，有堆垛层错形成。通过TEM，以一个 3C 立方堆积顺序排列的堆垛层错带已经观察到。此外， 在 2.5 eV 时，能观察到一个阴极射线峰并用来解释是因为 4H-碳化硅中 3C
8、 夹杂物。在氩气气氛和同样的条件下，退火的样品显示了同样的化学发光规律。作者认为，堆垛层错的形成时由于在外延层和基体间掺杂不同所诱导的应力。 Skromme 等人观察到，在氧化后，带有微量氮的外延层的高掺杂 4H-碳化硅基体的弯曲。发生弯曲的区域通过与同步白束 X 射线图像的对比，显示出高的位错相关性。发光光谱显示：发光带邻近 3C- SiC 的特征性发射。作者认为：氧化引起间隙的贯通可作为 3C 型夹杂物的一个可能的形成机理。 前面段落所提到的模型是基于机 械变形和点缺陷贯通两种有好的记载的很坚实的堆垛层错形成机理。由机械变形所致的堆垛层错形成在 4H- SiC 中能
9、观察到。Samant 等人在 550 度和 1300 度之间压缩 n 型 4H- SiC，超过 1100 度， 4H- SiC 已基面伯格斯矢量为 a /3 112 0 的位错运动变形。这些典型的位错根据反应 a /3 112 0 a /3 101 0+ a /3 011 0，被分成开头和结尾部分的位错。在边界部分中心，没有硅原子就有碳原子，因此并将会有不同的性质。在 1300 度时，边界部分平衡距离间被观察到在 30 纳米到 70 纳米之间。在 700 度到 110 度之间，只有硅中心部分位错在他们后面观察到宏观的堆垛层错的移动。对于边界部分的移动，激活的温度的不同显然是由于位错中心的不同结
10、构所致。 在硅中存在的点缺陷贯通是另一个堆垛层错形成机理。在硅氧化期间，氧原子已经被观察到代替硅原子进入间隙位置，该位置上，氧原子在硅氧化物界面附近的（ 111）面紧密排列形成额外层，这个额外的（ 111）面是外在的弗兰克缺陷。 Miao 等人根据理论计算、 Liu 等人根据实验结果，最近提出了一个形成机理。这些作者认为：堆垛层错可以在高度 n 型掺杂的 4H- SiC 中自发形成，因为晶体能降低自身的能量通过电子随着堆垛层错进入 量子阱状态方式。 Liu 等人观察在氩气1150 度的高掺杂 4H 碳化硅晶体中堆垛层错带的退火。这些层错分布在整个晶体中，并通过高清晰 T
11、EM 被确认为双层肖克利堆垛层错。导致形成堆垛层错的间隙贯通机理从层错结构方面考虑可以消除。 Kuhr 等人计算了由于电子进入量子阱状态而得到的能量增加，把其作为通过中性浓度条件的温度和氮掺杂浓度的一个函数。计算结果表明，在典型设备加工温度下、掺杂浓度比三剩以十的一十九次方更高的 4H-SiC晶体里，堆垛层错可以自发形成，这与 Liu 等人观察一致。然而，迄今为止对于是应力作用还是量子阱作用形成堆垛层错，还没有确凿的实验证据。 在这项研究中使用的样品包括通过化学气相沉积生长的大约 2 微米厚的 N 型4H-SiC 同质外延层。 4H-SiC 的衬底向 101 0 削减 8 度。通过 TEM 来确定自身的结构是自由的堆垛层错。小方片被切下并对通过研磨粉研磨无论是得到的还是引入的
