溶液成長法によるSiC結晶の欠陥自己修復メカニズムの解明

溶液生长法阐明SiC晶体缺陷自修复机制

基本信息

批准号：
23860025
负责人：
原田俊太
金额：
$ 2.08万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011-08-24 至 2013-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

低損失、高耐圧のSiCパワーデバイス実現の『カギ』を握るのが、SiC単結晶の高品質化である。現在、市販されているSiC単結晶には、高密度の欠陥が含まれている。特に貫通らせん転位(TSD)は、電流のリーク源となり、デバイス特性、信頼性の大幅な低下をもたらす事が知られている。本研究では、溶液成長法における、貫通らせん転位の低減に関する研究を実施した。本年度は、溶液法によって成長したSiC結晶中の欠陥のキャラクタリゼーションおよび、欠陥低減メカニズムに関する研究を実施した。X線トポグラフィー法および、透過電子顕微鏡法を複合的に用いて、SiC結晶中の欠陥評価を行った結果、溶液成長中に貫通らせん転位が基底面の欠陥に変換していることが明らかとなった。また、貫通らせん転位は、積層欠陥をはさんで複数の部分転位に分解していた。表面モフォロジーと貫通らせん転位の変換率を比較すると、ステップバンチングによって生じたマクロステップのステップフロー成長によって、効果的に貫通らせん転位が変換することが明らかとなった。また、微傾斜を設けた種結晶を用いて、ステップフロー成長をエンハンスすることによって、貫通らせん転位の変換率を飛躍的に向上させることに成功した。さらに、種結晶の傾斜角度を変化させることによって、貫通らせん転位の変換率を99%以上にまで向上させ、溶液成長法による、貫通らせん転位フリーの、高品質SiC結晶成長の可能性を示した。

实现低损耗、高压SiC功率器件的关键是提高SiC单晶的质量。目前，市售的SiC单晶含有高密度的缺陷。特别是，螺旋位错（TSD）是已知的电流泄漏源，导致器件特性和可靠性显着恶化。在这项研究中，我们对减少溶液生长方法中的螺纹螺位错进行了研究。今年，我们对溶液法生长的SiC晶体的缺陷表征和缺陷减少机制进行了研究。结合X射线形貌术和透射电子显微镜对SiC晶体中的缺陷进行了评价，结果表明，螺旋位错在溶液生长过程中转化为基面缺陷。此外，螺纹螺位错被分解为多个部分位错，其间存在堆垛层错。表面形貌和螺纹螺型位错转化率的比较表明，台阶聚束引起的宏观台阶的阶梯流生长有效地转化了螺纹螺型位错。此外，通过使用稍微倾斜的籽晶增强阶梯流生长，我们成功地显着提高了螺旋位错的转化率。此外，通过改变籽晶的倾角，螺旋位错的转化率提高到99%以上，证明了利用溶液生长方法生长高质量无螺旋位错的SiC晶体的可能性。