Ikerketaren aurrekariak
Silizio karburoaren (SiC) aplikazioaren garrantzia: banda zabaleko material erdieroale gisa, silizio karburoak arreta handia erakarri du bere propietate elektriko bikainengatik (adibidez, banda zabalera handiagoa, elektroien saturazio-abiadura handiagoa eta eroankortasun termikoa). Propietate horiei esker, maiztasun altuko, tenperatura altuko eta potentzia handiko gailuen fabrikazioan oso erabilia da, batez ere potentzia elektronikaren arloan.
Kristalen akatsen eragina: SiC-ren abantaila hauek izan arren, kristalen akatsek arazo handi bat izaten jarraitzen dute errendimendu handiko gailuen garapena oztopatzen duena. Akats hauek gailuaren errendimendua hondatzea eragin dezakete eta gailuaren fidagarritasunari eragin diezaiokete.
X izpien irudi topologikoen teknologia: kristalen hazkundea optimizatzeko eta akatsek gailuen errendimenduan duten eragina ulertzeko, beharrezkoa da SiC kristalen akatsen konfigurazioa karakterizatu eta aztertzea. X izpien irudi topologikoa (batez ere sinkrotroi erradiazio izpiak erabiliz) kristalaren barne egituraren bereizmen handiko irudiak sor ditzakeen karakterizazio teknika garrantzitsu bat bihurtu da.
Ideiak ikertu
Izpien trazaduraren simulazio teknologian oinarrituta: artikuluak orientazio-kontraste-mekanismoan oinarritutako izpien trazaduraren simulazio-teknologia erabiltzea proposatzen du, benetako X izpien irudi topologikoetan ikusitako akatsen kontrastea simulatzeko. Metodo hau hainbat erdieroaletako kristalen akatsen propietateak aztertzeko modu eraginkorra dela frogatu da.
Simulazio-teknologiaren hobekuntza: 4H-SiC eta 6H-SiC kristaletan ikusitako dislokazio desberdinak hobeto simulatzeko, ikertzaileek izpien trazaduraren simulazio-teknologia hobetu zuten eta gainazaleko erlaxazioaren eta xurgapen fotoelektrikoaren ondorioak sartu zituzten.
Ikerketa edukia
Dislokazio motaren analisia: artikuluak SiC politipo ezberdinetan (4H eta 6H barne) dislokazio mota ezberdinen (esaterako, torloju dislokazioak, ertz dislokazioak, dislokazio mistoak, plano basalaren dislokazioak eta Frank motako luxazioak) ezaugarritzea sistematikoki berrikusten du. simulazio teknologia.
Simulazio-teknologiaren aplikazioa: izpien trazaduraren simulazio-teknologiaren aplikazioa habe-baldintza desberdinetan, hala nola habe-topologia ahulean eta uhin lauko topologian, baita simulazio-teknologiaren bidez dislokazioen sartze-sakonera eraginkorra nola zehaztu aztertzen da.
Esperimentuen eta simulazioen konbinazioa: esperimentalki lortutako X izpien irudi topologikoak simulatutako irudiekin alderatuz, simulazio-teknologiak dislokazio mota, Burgers bektorea eta kristaleko dislokazioen banaketa espaziala zehazteko duen zehaztasuna egiaztatzen da.
Ikerketaren ondorioak
Simulazio-teknologiaren eraginkortasuna: ikerketak erakusten du izpien trazaduraren simulazio-teknologia metodo sinplea, ez-suntsitzailea eta anbiguoa dela, SiC-n dislokazio-mota desberdinen propietateak agertzeko eta dislokazioen sartze-sakonera eraginkorra modu eraginkorrean kalkulatu dezakeela.
3D dislokazioaren konfigurazio-analisia: simulazio-teknologiaren bidez, 3D-ko dislokazioaren konfigurazio-analisia eta dentsitatearen neurketa egin daitezke, eta hori funtsezkoa da kristalen hazkuntzan zehar dislokazioen portaera eta bilakaera ulertzeko.
Etorkizuneko aplikazioak: Izpien trazaduraren simulazio-teknologia gehiago aplikatzea espero da energia handiko topologian eta baita laborategian oinarritutako X izpien topologian ere. Horrez gain, teknologia hau beste politipo batzuen (15R-SiC, esaterako) edo beste material erdieroale batzuen akatsen ezaugarrien simulaziora ere heda daiteke.
Irudiaren ikuspegi orokorra
1. irudia: sinkrotroi erradiazioen X izpien irudi topologikoen konfigurazioaren diagrama eskematikoa, transmisioaren (Laue) geometria, alderantzizko islapenaren (Bragg) geometria eta larratze-intzidentziaren geometria barne. Geometria hauek X izpien irudi topologikoak grabatzeko erabiltzen dira batez ere.
2. irudia: Torlojuaren dislokazioaren inguruan distortsionatutako eremuaren X izpien difrakzioaren eskema eskematikoa. Irudi honek izpi intzidentearen (s0) eta izpi difraktatuaren (sg) difrakzio-plano lokalaren normalarekin (n) eta Bragg angelu lokalarekin (θB) arteko erlazioa azaltzen du.
3. irudia: 6H–SiC oblean dauden mikrohodien (MP) X izpien topografia-irudiak eta difrakzio-baldintza berdinetan simulatutako torloju-dislokazio baten kontrastea (b = 6c).
4. irudia: Mikrotutu-bikoteak 6H–SiC oble baten atzealdeko islapen topografiako irudi batean. Tarte ezberdinekin eta kontrako norabideetan dauden MP berdinen irudiak izpi-trazamenduaren simulazioen bidez erakusten dira.
5. irudia: 4H–SiC oblean nukleo itxiko torloju-luzaketen (TSD) X izpien topografiako irudiak erakusten dira. Irudiek ertzen kontraste hobetua erakusten dute.
6. Irudia: Artzaintzaren intzidentziaren izpien trazaduraren simulazioak erakusten dira 4H–SiC oblean ezkerreko eta eskuineko 1c TSDen X izpien topografiako irudiak.
7. Irudia: 4H–SiC eta 6H–SiC-n TSDen Ray tracing simulazioak erakusten dira, Burgers bektore eta politipo ezberdinekin dislokazioak erakutsiz.
8. irudia: 4H-SiC obleetan hariztatzeko ertzaren dislokazio (TED) mota ezberdinen X izpien irudi topologikoak eta izpien trazadura metodoaren bidez simulatutako TED irudi topologikoak erakusten ditu.
9. irudia: 4H-SiC obleetan hainbat TED motaren X izpien atzera-islaketaren irudi topologikoak eta simulatutako TED kontrastea erakusten du.
10. irudia: Burgers bektore espezifikoekin harizko dislokazio mistoen (TMD) izpien trazazioaren simulazio-irudiak eta irudi topologiko esperimentalak erakusten ditu.
11. irudia: 4H-SiC obleetan plano basalaren dislokazioen (BPD) atzealdeko islapenaren irudi topologikoak eta simulatutako ertz dislokazioaren kontraste eraketaren diagrama eskematikoa erakusten du.
12. Irudia: Eskuineko BPD helikoideen izpien trazaduraren simulazio-irudiak erakusten ditu sakonera ezberdinetan gainazaleko erlaxazioa eta xurgapen fotoelektrikoaren efektuak kontuan hartuta.
13. irudia: Eskuineko BPD helikoideen izpien trazaduraren simulazio-irudiak sakonera ezberdinetan erakusten ditu, eta larratze-intzidentzia X izpien irudi topologikoak erakusten ditu.
14. irudia: 4H-SiC obleetan edozein norabidetako plano basalaren dislokazioen diagrama eskematikoa erakusten du, eta proiekzio-luzera neurtuz sartze-sakonera nola zehaztu.
15. irudia: Burgers bektore eta lerro-norabide desberdinekin BPD-en kontrastea X izpien topologiako irudi topologikoetan, eta dagozkion izpien trazaduraren simulazioaren emaitzak.
16. irudia: 4H-SiC oblean eskuineko TSD desbideratuaren izpien trazazioaren simulazio-irudia eta X izpien irudi topologikoa erakusten dira.
17. irudia: 4H-SiC oblean desbideratutako TSDaren izpien trazazioaren simulazioa eta irudi esperimentala erakusten dira.
18. irudia: Burgers bektore ezberdinekin baina lerro noranzko berdinarekin desbideratutako TSD eta TMDen izpien trazazioaren simulazio-irudiak erakusten dira.
19. irudia: Frank motako dislokazioen izpien trazazioaren simulazio-irudia eta dagokion artzaintza-intzidentzia X izpien irudi topologikoa erakusten dira.
20. irudia: 6H-SiC oblean mikrotutuaren X izpien izpi zuriaren irudi topologikoa eta izpien trazaduraren simulazio irudia erakusten dira.
21. irudia: 6H-SiC laginaren axiala moztutako X izpien irudi topologiko monokromatikoko artzaintza-intzidentzia eta BPDen izpien trazaduraren simulazio-irudia erakusten dira.
22. irudia: 6H-SiC axialki moztutako laginetan BPDen izpien trazaduraren simulazio-irudiak erakusten ditu intzidentzia-angelu desberdinetan.
23. irudia: TED, TSD eta TMDen izpien trazaduraren simulazio-irudiak erakusten ditu 6H-SiC axialki ebakitako laginetan, artzaintzako intzidentzia geometriaren pean.
24. irudia: desbideratutako TSDen X izpien irudi topologikoak erakusten ditu 4H-SiC oblean lerro isoklinikoaren alde desberdinetan, eta dagozkion izpien trazaduraren simulazio irudiak.
Artikulu hau partekatze akademikorako soilik da. Arau-hausteren bat izanez gero, jar zaitez gurekin harremanetan ezabatzeko.
Argitalpenaren ordua: 2024-06-18