எக்ஸ்-ரே டோபோலாஜிக்கல் இமேஜிங் மூலம் ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் மூலம் SiC படிகத்தின் இடப்பெயர்வு கட்டமைப்பின் பகுப்பாய்வு

ஆராய்ச்சி பின்னணி

சிலிக்கான் கார்பைட்டின் (SiC) பயன்பாட்டு முக்கியத்துவம்: பரந்த பேண்ட்கேப் குறைக்கடத்தி பொருளாக, சிலிக்கான் கார்பைடு அதன் சிறந்த மின் பண்புகள் (பெரிய பேண்ட்கேப், அதிக எலக்ட்ரான் செறிவு வேகம் மற்றும் வெப்ப கடத்துத்திறன் போன்றவை) காரணமாக அதிக கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. இந்த பண்புகள் அதிக அதிர்வெண், உயர்-வெப்பநிலை மற்றும் உயர்-சக்தி சாதன உற்பத்தியில், குறிப்பாக பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் துறையில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

படிகக் குறைபாடுகளின் தாக்கம்: SiC இன் இந்த நன்மைகள் இருந்தபோதிலும், உயர் செயல்திறன் சாதனங்களின் வளர்ச்சியைத் தடுக்கும் ஒரு பெரிய பிரச்சனையாக படிகங்களில் உள்ள குறைபாடுகள் உள்ளன. இந்த குறைபாடுகள் சாதனத்தின் செயல்திறன் சிதைவை ஏற்படுத்தலாம் மற்றும் சாதனத்தின் நம்பகத்தன்மையை பாதிக்கலாம்.
எக்ஸ்ரே இடவியல் இமேஜிங் தொழில்நுட்பம்: படிக வளர்ச்சியை மேம்படுத்த மற்றும் சாதன செயல்திறனில் குறைபாடுகளின் தாக்கத்தை புரிந்து கொள்ள, SiC படிகங்களில் உள்ள குறைபாடு உள்ளமைவை வகைப்படுத்தி பகுப்பாய்வு செய்வது அவசியம். எக்ஸ்-ரே டோபோலாஜிக்கல் இமேஜிங் (குறிப்பாக சின்க்ரோட்ரான் கதிர்வீச்சு கற்றைகளைப் பயன்படுத்துதல்) ஒரு முக்கியமான குணாதிசய நுட்பமாக மாறியுள்ளது, இது படிகத்தின் உள் கட்டமைப்பின் உயர்-தெளிவு படங்களை உருவாக்க முடியும்.
ஆராய்ச்சி யோசனைகள்
ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் தொழில்நுட்பத்தின் அடிப்படையில்: உண்மையான எக்ஸ்ரே டோபோலாஜிக்கல் படங்களில் காணப்பட்ட குறைபாடு மாறுபாட்டை உருவகப்படுத்த, நோக்குநிலை மாறுபாடு பொறிமுறையின் அடிப்படையில் ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதை கட்டுரை முன்மொழிகிறது. பல்வேறு குறைக்கடத்திகளில் உள்ள படிக குறைபாடுகளின் பண்புகளை ஆய்வு செய்ய இந்த முறை ஒரு சிறந்த வழியாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.
உருவகப்படுத்துதல் தொழில்நுட்பத்தை மேம்படுத்துதல்: 4H-SiC மற்றும் 6H-SiC படிகங்களில் காணப்படும் வெவ்வேறு இடப்பெயர்வுகளை சிறப்பாக உருவகப்படுத்த, ஆராய்ச்சியாளர்கள் கதிர் டிரேசிங் சிமுலேஷன் தொழில்நுட்பத்தை மேம்படுத்தி, மேற்பரப்பு தளர்வு மற்றும் ஒளிமின்னழுத்த உறிஞ்சுதலின் விளைவுகளை இணைத்தனர்.
ஆராய்ச்சி உள்ளடக்கம்
இடப்பெயர்வு வகை பகுப்பாய்வு: கட்டுரையானது பல்வேறு வகையான இடப்பெயர்வுகளின் (திருகு இடப்பெயர்வுகள், விளிம்பு இடப்பெயர்வுகள், கலப்பு இடப்பெயர்வுகள், அடித்தளத் தளம் இடப்பெயர்வுகள் மற்றும் ஃபிராங்க்-வகை இடப்பெயர்வுகள் போன்றவை) SiC இன் வெவ்வேறு பாலிடைப்களில் (4H மற்றும் 6H உட்பட) ரே ட்ரேக்கிங்கைப் பயன்படுத்தி முறையாக மதிப்பாய்வு செய்கிறது. உருவகப்படுத்துதல் தொழில்நுட்பம்.
உருவகப்படுத்துதல் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு: பலவீனமான பீம் டோபாலஜி மற்றும் பிளேன் வேவ் டோபாலஜி போன்ற வெவ்வேறு பீம் நிலைமைகளின் கீழ் கதிர் டிரேசிங் சிமுலேஷன் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு, உருவகப்படுத்துதல் தொழில்நுட்பத்தின் மூலம் இடப்பெயர்வுகளின் பயனுள்ள ஊடுருவல் ஆழத்தை எவ்வாறு தீர்மானிப்பது என்பது ஆய்வு செய்யப்படுகிறது.
சோதனைகள் மற்றும் உருவகப்படுத்துதல்களின் சேர்க்கை: சோதனை முறையில் பெறப்பட்ட எக்ஸ்ரே இடவியல் படங்களை உருவகப்படுத்தப்பட்ட படங்களுடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம், இடப்பெயர்வு வகை, பர்கர்ஸ் வெக்டார் மற்றும் படிகத்தில் உள்ள இடப்பெயர்வுகளின் இடப் பரவல் ஆகியவற்றை தீர்மானிப்பதில் உருவகப்படுத்துதல் தொழில்நுட்பத்தின் துல்லியம் சரிபார்க்கப்படுகிறது.
ஆராய்ச்சி முடிவுகள்
உருவகப்படுத்துதல் தொழில்நுட்பத்தின் செயல்திறன்: ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் தொழில்நுட்பம் என்பது SiC இல் உள்ள பல்வேறு வகையான இடப்பெயர்வுகளின் பண்புகளை வெளிப்படுத்த ஒரு எளிய, அழிவில்லாத மற்றும் தெளிவற்ற முறையாகும் மற்றும் இடப்பெயர்வுகளின் பயனுள்ள ஊடுருவல் ஆழத்தை திறம்பட மதிப்பிட முடியும் என்று ஆய்வு காட்டுகிறது.
3D இடப்பெயர்வு உள்ளமைவு பகுப்பாய்வு: உருவகப்படுத்துதல் தொழில்நுட்பத்தின் மூலம், 3D இடப்பெயர்வு கட்டமைப்பு பகுப்பாய்வு மற்றும் அடர்த்தி அளவீடு ஆகியவை செய்யப்படலாம், இது படிக வளர்ச்சியின் போது இடப்பெயர்வுகளின் நடத்தை மற்றும் பரிணாமத்தைப் புரிந்துகொள்வதற்கு முக்கியமானது.
எதிர்கால பயன்பாடுகள்: ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் தொழில்நுட்பம் உயர் ஆற்றல் இடவியல் மற்றும் ஆய்வக அடிப்படையிலான எக்ஸ்ரே டோபாலஜிக்கு மேலும் பயன்படுத்தப்படும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. கூடுதலாக, இந்த தொழில்நுட்பம் மற்ற பாலிடைப்கள் (15R-SiC போன்றவை) அல்லது பிற குறைக்கடத்தி பொருட்களின் குறைபாடு பண்புகளின் உருவகப்படுத்துதலுக்கும் நீட்டிக்கப்படலாம்.
படம் மேலோட்டம்

படம் 1: டிரான்ஸ்மிஷன் (லாவ்) வடிவியல், தலைகீழ் பிரதிபலிப்பு (ப்ராக்) வடிவியல் மற்றும் மேய்ச்சல் நிகழ்வு வடிவியல் உள்ளிட்ட ஒத்திசைவு கதிர்வீச்சு எக்ஸ்ரே இடவியல் இமேஜிங் அமைப்பின் திட்ட வரைபடம். இந்த வடிவவியல் முக்கியமாக எக்ஸ்ரே இடவியல் படங்களை பதிவு செய்யப் பயன்படுகிறது.

படம் 2: திருகு இடப்பெயர்ச்சியைச் சுற்றியுள்ள சிதைந்த பகுதியின் எக்ஸ்ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷனின் திட்ட வரைபடம். இந்த எண்ணிக்கை, சம்பவக் கற்றை (s0) மற்றும் டிஃப்ராக்டட் பீம் (sg) ஆகியவற்றுக்கு இடையே உள்ள தொடர்பை விளக்குகிறது.

படம் 3: 6H–SiC வேஃபரில் மைக்ரோபைப்களின் (MPகள்) பின்-பிரதிபலிப்பு எக்ஸ்ரே டோபோகிராபி படங்கள் மற்றும் அதே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் நிலைமைகளின் கீழ் உருவகப்படுத்தப்பட்ட ஸ்க்ரூ டிஸ்லோகேஷனின் (b = 6c) மாறுபாடு.

படம் 4: 6H–SiC வேஃபரின் பின்-பிரதிபலிப்பு நிலப்பரப்பு படத்தில் மைக்ரோபைப் ஜோடிகள். வெவ்வேறு இடைவெளிகளைக் கொண்ட ஒரே எம்.பி.க்களின் படங்கள் மற்றும் எதிரெதிர் திசைகளில் உள்ள எம்.பி.க்கள் கதிர் டிரேசிங் சிமுலேஷன் மூலம் காட்டப்படுகின்றன.

படம் 5: மேய்ச்சல் நிகழ்வுகள் 4H–SiC வேஃபர் மீது மூடிய-கோர் திருகு இடப்பெயர்வுகளின் (TSDகள்) எக்ஸ்-ரே நிலப்பரப்பு படங்கள் காட்டப்பட்டுள்ளன. படங்கள் மேம்படுத்தப்பட்ட விளிம்பு மாறுபாட்டைக் காட்டுகின்றன.

படம் 6: 4H-SiC வேஃபரில் இடது கை மற்றும் வலது கை 1c TSDகளின் மேய்ச்சல் நிகழ்வுகளின் எக்ஸ்-ரே நிலப்பரப்பு உருவகப்படுத்துதல்கள் காட்டப்பட்டுள்ளன.

படம் 7: 4H-SiC மற்றும் 6H-SiC இல் உள்ள TSDகளின் ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன்கள் காட்டப்பட்டுள்ளன, வெவ்வேறு பர்கர்கள் வெக்டர்கள் மற்றும் பாலிடைப்களுடன் இடப்பெயர்வுகளைக் காட்டுகிறது.

படம் 8: 4H-SiC வேஃபர்களில் பல்வேறு வகையான த்ரெடிங் எட்ஜ் டிஸ்லோகேஷன்களின் (TEDs) மேய்ச்சல் நிகழ்வு எக்ஸ்-ரே டோபோலாஜிக்கல் படங்களையும், ரே டிரேசிங் முறையைப் பயன்படுத்தி உருவகப்படுத்தப்பட்ட TED இடவியல் படங்களையும் காட்டுகிறது.

படம் 9: 4H-SiC செதில்களில் பல்வேறு TED வகைகளின் X-ray back-reflection topological images மற்றும் simulated TED கான்ட்ராஸ்ட் ஆகியவற்றைக் காட்டுகிறது.

படம் 10: குறிப்பிட்ட பர்கர்ஸ் வெக்டார்களுடன் கலப்பு த்ரெடிங் டிஸ்லோகேஷனின் (TMDs) ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் படங்கள் மற்றும் சோதனை இடவியல் படங்கள் ஆகியவற்றைக் காட்டுகிறது.

படம் 11: 4H-SiC செதில்களில் அடித்தளத் தளம் இடப்பெயர்வுகளின் (BPDகள்) பின்-பிரதிபலிப்பு இடவியல் படங்களையும், உருவகப்படுத்தப்பட்ட விளிம்பு இடப்பெயர்ச்சி மாறுபாடு உருவாக்கத்தின் திட்ட வரைபடத்தையும் காட்டுகிறது.

படம் 12: மேற்பரப்பு தளர்வு மற்றும் ஒளிமின்னழுத்த உறிஞ்சுதல் விளைவுகளைக் கருத்தில் கொண்டு வெவ்வேறு ஆழங்களில் வலது கை ஹெலிகல் BPDகளின் கதிர் டிரேசிங் சிமுலேஷன் படங்களைக் காட்டுகிறது.

படம் 13: வெவ்வேறு ஆழங்களில் வலது கை ஹெலிகல் BPD களின் கதிர் டிரேசிங் சிமுலேஷன் படங்கள் மற்றும் மேய்ச்சல் நிகழ்வு எக்ஸ்ரே இடவியல் படங்கள் ஆகியவற்றைக் காட்டுகிறது.

படம் 14: 4H-SiC செதில்களில் எந்த திசையிலும் அடித்தளத் தளம் இடப்பெயர்வுகளின் திட்ட வரைபடத்தைக் காட்டுகிறது, மேலும் ப்ரொஜெக்ஷன் நீளத்தை அளவிடுவதன் மூலம் ஊடுருவல் ஆழத்தை எவ்வாறு தீர்மானிப்பது.

படம் 15: வெவ்வேறு பர்கர்கள் வெக்டார்களுடன் BPDகளின் மாறுபாடு மற்றும் மேய்ச்சல் நிகழ்வு எக்ஸ்-ரே டோபோலாஜிக்கல் படங்கள் மற்றும் தொடர்புடைய ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் முடிவுகள்.

படம் 16: 4H-SiC வேஃபரில் வலது கை திசைமாறிய TSDயின் கதிர் டிரேசிங் சிமுலேஷன் படமும், மேய்ச்சல் நிகழ்வு எக்ஸ்ரே டோபோலாஜிக்கல் படமும் காட்டப்பட்டுள்ளன.

படம் 17: 8° ஆஃப்செட் 4H-SiC வேஃபரில் திசைமாற்றப்பட்ட TSDயின் கதிர் ட்ரேசிங் சிமுலேஷன் மற்றும் சோதனைப் படம் காட்டப்பட்டுள்ளது.

படம் 18: வெவ்வேறு பர்கர்கள் திசையன்களைக் கொண்ட டிஎஸ்டி மற்றும் டிஎம்டிகளின் ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் படங்கள், ஆனால் ஒரே கோடு திசை காட்டப்பட்டுள்ளது.

படம் 19: ஃபிராங்க் வகை இடப்பெயர்வுகளின் ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் படம் மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய மேய்ச்சல் நிகழ்வு எக்ஸ்-ரே இடவியல் படம் காட்டப்பட்டுள்ளது.

படம் 20: 6H-SiC வேஃபரில் உள்ள மைக்ரோபைப்பின் கடத்தப்பட்ட வெள்ளைக் கற்றை எக்ஸ்-ரே இடவியல் படம் மற்றும் ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் படம் காட்டப்பட்டுள்ளது.

படம் 21: 6H-SiC இன் அச்சில் வெட்டப்பட்ட மாதிரியின் மேய்ச்சல் நிகழ்வு மோனோக்ரோமடிக் எக்ஸ்-ரே இடவியல் படம் மற்றும் BPD களின் ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் படம் காட்டப்பட்டுள்ளது.

படம் 22: 6H-SiC அச்சில் வெட்டப்பட்ட மாதிரிகள் வெவ்வேறு சம்பவக் கோணங்களில் BPDகளின் ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் படங்களைக் காட்டுகிறது.

படம் 23: மேய்ச்சல் நிகழ்வு வடிவவியலின் கீழ் 6H-SiC அச்சில் வெட்டப்பட்ட மாதிரிகளில் TED, TSD மற்றும் TMDகளின் ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் படங்களைக் காட்டுகிறது.

படம் 24: 4H-SiC வேஃபரில் உள்ள ஐசோக்ளினிக் கோட்டின் வெவ்வேறு பக்கங்களில் திசைமாறிய TSDகளின் X-ray டோபோலாஜிக்கல் படங்களையும், அதனுடன் தொடர்புடைய ரே டிரேசிங் சிமுலேஷன் படங்களையும் காட்டுகிறது.

இந்தக் கட்டுரை கல்விப் பகிர்வுக்காக மட்டுமே. ஏதேனும் மீறல் இருந்தால், அதை நீக்க எங்களை தொடர்பு கொள்ளவும்.