បច្ចេកវិទ្យាស្នូលសម្រាប់ការរីកចម្រើនរបស់ស៊ីស៊ីអេពីតាក់ស៊ីលសម្ភារៈជាដំបូងគឺបច្ចេកវិទ្យាគ្រប់គ្រងពិការភាព ជាពិសេសសម្រាប់បច្ចេកវិទ្យាគ្រប់គ្រងពិការភាពដែលងាយនឹងខូចឧបករណ៍ ឬការថយចុះនៃភាពជឿជាក់។ ការសិក្សាអំពីយន្តការនៃពិការភាពស្រទាប់ខាងក្រោមដែលលាតសន្ធឹងទៅក្នុងស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីអំឡុងពេលដំណើរការលូតលាស់អេពីតាក់ស៊ី ច្បាប់ផ្ទេរ និងការបំប្លែងពិការភាពនៅចំណុចប្រសព្វរវាងស្រទាប់ខាងក្រោម និងស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ី និងយន្តការបង្កើតស្នូលនៃពិការភាពគឺជាមូលដ្ឋានសម្រាប់បញ្ជាក់ពីទំនាក់ទំនងរវាងពិការភាពស្រទាប់ខាងក្រោម និងពិការភាពរចនាសម្ព័ន្ធអេពីតាក់ស៊ី ដែលអាចណែនាំការត្រួតពិនិត្យស្រទាប់ខាងក្រោម និងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដំណើរការអេពីតាក់ស៊ីបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។
ចំណុចខ្វះខាតនៃស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ីស៊ីលីកុនកាបៃត្រូវបានបែងចែកជាពីរប្រភេទសំខាន់ៗ៖ ពិការភាពគ្រីស្តាល់ និងពិការភាពរូបរាងផ្ទៃ។ ពិការភាពគ្រីស្តាល់ រួមទាំងពិការភាពចំណុច ការផ្លាស់ទីតាំងវីស ពិការភាពមីក្រូទូប៊ុល ការផ្លាស់ទីតាំងគែម ជាដើម ភាគច្រើនមានប្រភពមកពីពិការភាពនៅលើស្រទាប់ SiC ហើយសាយភាយចូលទៅក្នុងស្រទាប់អេពីតាក់ស៊ី។ ពិការភាពរូបរាងផ្ទៃអាចសង្កេតឃើញដោយផ្ទាល់ដោយភ្នែកទទេដោយប្រើមីក្រូទស្សន៍ ហើយមានលក្ខណៈរូបរាងធម្មតា។ ពិការភាពរូបរាងផ្ទៃភាគច្រើនរួមមាន៖ ស្នាមឆ្កូត ពិការភាពត្រីកោណ ពិការភាពការ៉ុត ការធ្លាក់ចុះ និងភាគល្អិត ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4។ ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការអេពីតាក់ស៊ី ភាគល្អិតបរទេស ពិការភាពស្រទាប់ខាងក្រោម ការខូចខាតផ្ទៃ និងគម្លាតដំណើរការអេពីតាក់ស៊ី ទាំងអស់អាចប៉ះពាល់ដល់របៀបលូតលាស់លំហូរជំហានក្នុងស្រុក ដែលបណ្តាលឱ្យមានពិការភាពរូបរាងផ្ទៃ។
តារាងទី 1. មូលហេតុសម្រាប់ការបង្កើតពិការភាពម៉ាទ្រីសទូទៅ និងពិការភាពរូបរាងផ្ទៃនៅក្នុងស្រទាប់ SiC epitaxial
ចំណុចខ្វះខាត
ចំណុចខ្វះខាតត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយកន្លែងទំនេរ ឬចន្លោះប្រហោងនៅចំណុចក្រឡាចត្រង្គតែមួយ ឬចំណុចក្រឡាចត្រង្គជាច្រើន ហើយពួកវាមិនមានការពង្រីកលំហទេ។ ចំណុចខ្វះខាតអាចកើតឡើងនៅក្នុងដំណើរការផលិតកម្មនីមួយៗ ជាពិសេសនៅក្នុងការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ពួកវាពិបាករកឃើញ ហើយទំនាក់ទំនងរវាងការបំលែងចំណុចខ្វះខាត និងចំណុចខ្វះខាតផ្សេងទៀតក៏ស្មុគស្មាញផងដែរ។
មីក្រូភីព (MP)
មីក្រូភីប គឺជាការផ្លាស់ទីលំនៅរបស់វីសប្រហោងដែលរីករាលដាលតាមអ័ក្សលូតលាស់ ជាមួយនឹងវ៉ិចទ័រប៊ឺហ្គឺ <0001>។ អង្កត់ផ្ចិតនៃមីក្រូភីបមានចាប់ពីប្រភាគនៃមីក្រូភីបមួយទៅរាប់សិបមីក្រូភីប។ មីក្រូភីបបង្ហាញលក្ខណៈពិសេសផ្ទៃដូចរណ្តៅធំៗនៅលើផ្ទៃនៃបន្ទះស៊ីអ៊ីស៊ី។ ជាធម្មតា ដង់ស៊ីតេនៃមីក្រូភីបគឺប្រហែល 0.1~1cm-2 ហើយបន្តថយចុះនៅក្នុងការត្រួតពិនិត្យគុណភាពផលិតកម្មបន្ទះស៊ីអ៊ីពាណិជ្ជកម្ម។
ការផ្លាស់ប្តូរទីតាំងវីស (TSD) និងការផ្លាស់ប្តូរទីតាំងគែម (TED)
ការផ្លាស់ទីតាំងក្នុង SiC គឺជាប្រភពចម្បងនៃការរិចរិល និងការខូចខាតឧបករណ៍។ ទាំងការផ្លាស់ទីតាំងវីស (TSD) និងការផ្លាស់ទីតាំងគែម (TED) រត់តាមអ័ក្សលូតលាស់ ជាមួយនឹងវ៉ិចទ័រ Burgers <0001> និង 1/3<11–20> រៀងៗខ្លួន។
ទាំងការរលត់ស្វីស (TSD) និងការរលត់គែម (TED) អាចលាតសន្ធឹងពីស្រទាប់ខាងក្រោមទៅផ្ទៃបន្ទះស្តើង ហើយនាំមកនូវលក្ខណៈពិសេសនៃផ្ទៃដូចរណ្តៅតូចៗ (រូបភាពទី 4b)។ ជាធម្មតា ដង់ស៊ីតេនៃការរលត់គែមគឺប្រហែល 10 ដងនៃការរលត់ស្វីស។ ការរលត់ស្វីសដែលលាតសន្ធឹង ពោលគឺការលាតសន្ធឹងពីស្រទាប់ខាងក្រោមទៅស្រទាប់អេពីធីវ ក៏អាចបំលែងទៅជាពិការភាពផ្សេងទៀត ហើយរីករាលដាលតាមអ័ក្សលូតលាស់ផងដែរ។ ក្នុងអំឡុងពេលស៊ីស៊ីអេពីតាក់ស៊ីលនៅពេលការលូតលាស់ ការផ្លាស់ទីតាំងវីសត្រូវបានបំលែងទៅជាកំហុសដាក់ជាស្រទាប់ៗ (SF) ឬពិការភាពការ៉ុត ខណៈពេលដែលការផ្លាស់ទីតាំងគែមនៅក្នុងស្រទាប់អេពីឡាយត្រូវបានបង្ហាញថាត្រូវបានបំលែងពីការផ្លាស់ទីតាំងប្លង់មូលដ្ឋាន (BPD) ដែលទទួលមរតកពីស្រទាប់ខាងក្រោមកំឡុងពេលការលូតលាស់អេពីតាក់ស៊ី។
ការផ្លាស់ទីលំនៅរបស់ប្លង់មូលដ្ឋាន (BPD)
មានទីតាំងនៅលើប្លង់មូលដ្ឋាន SiC ជាមួយនឹងវ៉ិចទ័រ Burgers 1/3 <11–20>។ BPD កម្រលេចឡើងនៅលើផ្ទៃនៃបន្ទះ SiC ណាស់។ ជាធម្មតាពួកវាត្រូវបានប្រមូលផ្តុំនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានដង់ស៊ីតេ 1500 cm-2 ខណៈពេលដែលដង់ស៊ីតេរបស់វានៅក្នុងស្រទាប់អេពីគឺប្រហែល 10 cm-2 ប៉ុណ្ណោះ។ ការរកឃើញ BPD ដោយប្រើ photoluminescence (PL) បង្ហាញលក្ខណៈពិសេសលីនេអ៊ែរ ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4c។ ក្នុងអំឡុងពេលស៊ីស៊ីអេពីតាក់ស៊ីលការលូតលាស់ BPD ដែលបានពង្រីកអាចត្រូវបានបំប្លែងទៅជាកំហុស stacking (SF) ឬការផ្លាស់ទីតាំងគែម (TED)។
កំហុសក្នុងការដាក់ជង់ (SFs)
ពិការភាពនៅក្នុងលំដាប់នៃការដាក់ជង់នៃប្លង់មូលដ្ឋាន SiC។ កំហុសក្នុងការដាក់ជង់អាចលេចឡើងនៅក្នុងស្រទាប់ epitaxial ដោយការទទួលមរតក SFs នៅក្នុងស្រទាប់ខាងក្រោម ឬទាក់ទងនឹងការពង្រីក និងការបំលែងនៃការផ្លាស់ទីលំនៅប្លង់មូលដ្ឋាន (BPDs) និងការផ្លាស់ទីលំនៅវីសខ្សែស្រឡាយ (TSDs)។ ជាទូទៅ ដង់ស៊ីតេនៃ SFs គឺតិចជាង 1 cm-2 ហើយពួកវាបង្ហាញលក្ខណៈពិសេសត្រីកោណនៅពេលរកឃើញដោយប្រើ PL ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4e។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ កំហុសក្នុងការដាក់ជង់ប្រភេទផ្សេងៗអាចត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុង SiC ដូចជាប្រភេទ Shockley និងប្រភេទ Frank ពីព្រោះសូម្បីតែភាពមិនប្រក្រតីនៃថាមពលដាក់ជង់តិចតួចរវាងប្លង់អាចនាំឱ្យមានភាពមិនប្រក្រតីគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងលំដាប់នៃការដាក់ជង់។
ការដួលរលំ
ពិការភាពធ្លាក់ចុះភាគច្រើនកើតចេញពីការធ្លាក់ចុះភាគល្អិតនៅលើជញ្ជាំងខាងលើ និងចំហៀងនៃបន្ទប់ប្រតិកម្មក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការលូតលាស់ ដែលអាចត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងដោយការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវដំណើរការថែទាំតាមកាលកំណត់នៃសម្ភារៈប្រើប្រាស់ក្រាហ្វីតនៃបន្ទប់ប្រតិកម្ម។
ពិការភាពត្រីកោណ
វាគឺជាការរួមបញ្ចូលពហុប្រភេទ 3C-SiC ដែលលាតសន្ធឹងដល់ផ្ទៃនៃស្រទាប់ SiC តាមទិសដៅប្លង់មូលដ្ឋាន ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4g។ វាអាចត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយភាគល្អិតដែលធ្លាក់នៅលើផ្ទៃនៃស្រទាប់ SiC កំឡុងពេលលូតលាស់ epitaxial។ ភាគល្អិតត្រូវបានបង្កប់នៅក្នុងស្រទាប់ epitaxial ហើយជ្រៀតជ្រែកជាមួយដំណើរការលូតលាស់ ដែលបណ្តាលឱ្យមានការរួមបញ្ចូលពហុប្រភេទ 3C-SiC ដែលបង្ហាញលក្ខណៈពិសេសផ្ទៃត្រីកោណមុតស្រួចជាមួយនឹងភាគល្អិតដែលមានទីតាំងនៅកំពូលនៃតំបន់ត្រីកោណ។ ការសិក្សាជាច្រើនក៏បានសន្មតប្រភពដើមនៃការរួមបញ្ចូលពហុប្រភេទទៅនឹងការកោសលើផ្ទៃ បំពង់តូចៗ និងប៉ារ៉ាម៉ែត្រមិនត្រឹមត្រូវនៃដំណើរការលូតលាស់។
ពិការភាពការ៉ុត
ពិការភាពការ៉ុត គឺជាស្មុគស្មាញនៃកំហុសដាក់ជង់ដែលមានចុងពីរស្ថិតនៅលើប្លង់គ្រីស្តាល់បាសាល់ TSD និង SF ដែលបញ្ចប់ដោយការផ្លាស់ទីតាំងប្រភេទ Frank ហើយទំហំនៃពិការភាពការ៉ុតមានទំនាក់ទំនងទៅនឹងកំហុសដាក់ជង់បែបព្រីស្ម៉ាទិក។ ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃលក្ខណៈពិសេសទាំងនេះបង្កើតបានជារូបរាងផ្ទៃនៃពិការភាពការ៉ុត ដែលមើលទៅដូចជារាងការ៉ុតដែលមានដង់ស៊ីតេតិចជាង 1 សង់ទីម៉ែត្រ-2 ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4f។ ពិការភាពការ៉ុតងាយនឹងបង្កើតឡើងនៅពេលកោសប៉ូលា TSD ឬពិការភាពស្រទាប់ខាងក្រោម។
ស្នាមឆ្កូត
ស្នាមឆ្កូតគឺជាការខូចខាតមេកានិចនៅលើផ្ទៃនៃបន្ទះ SiC ដែលបង្កើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការផលិត ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 4h។ ស្នាមឆ្កូតនៅលើស្រទាប់ SiC អាចរំខានដល់ការលូតលាស់នៃស្រទាប់អេពីធី បង្កើតជាជួរនៃការបាក់បែកដង់ស៊ីតេខ្ពស់នៅក្នុងស្រទាប់អេពីធី ឬស្នាមឆ្កូតអាចក្លាយជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការបង្កើតពិការភាពការ៉ុត។ ដូច្នេះវាមានសារៈសំខាន់ណាស់ក្នុងការប៉ូលាបន្ទះ SiC ឱ្យបានត្រឹមត្រូវ ពីព្រោះស្នាមឆ្កូតទាំងនេះអាចមានផលប៉ះពាល់យ៉ាងសំខាន់ទៅលើដំណើរការឧបករណ៍នៅពេលដែលវាលេចឡើងនៅក្នុងតំបន់សកម្មនៃឧបករណ៍។
ពិការភាពរូបរាងផ្ទៃផ្សេងទៀត
ការដាក់ជាជំហានៗគឺជាពិការភាពលើផ្ទៃដែលបានបង្កើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការលូតលាស់នៃស្រទាប់ SiC epitaxial ដែលបង្កើតជាត្រីកោណទាង ឬលក្ខណៈពិសេសរាងត្រពាំងលើផ្ទៃនៃស្រទាប់ SiC epitaxial។ មានពិការភាពលើផ្ទៃជាច្រើនទៀត ដូចជារណ្តៅលើផ្ទៃ ដុំពក និងស្នាមប្រឡាក់។ ពិការភាពទាំងនេះជាធម្មតាបណ្តាលមកពីដំណើរការលូតលាស់ដែលមិនបានធ្វើឲ្យប្រសើរឡើង និងការដកចេញមិនពេញលេញនៃការខូចខាតប៉ូលា ដែលប៉ះពាល់អវិជ្ជមានដល់ដំណើរការឧបករណ៍។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ មិថុនា-០៥-២០២៤