硫吸附6H-SiC的表面穩(wěn)定性分析.pdf

1、由于碳化硅功率器件在表面處發(fā)生化學(xué)鍵斷裂，為禁帶中引入大量非本征能態(tài)從而對材料的化學(xué)、電學(xué)及光學(xué)特性造成很大影響，極大地降低器件性能。為解決這一問題，本課題組基于Valence-Mending概念，提出對碳化硅器件表面進(jìn)行硫鈍化處理，最終達(dá)到改善器件穩(wěn)定性的目標(biāo)。盡管國內(nèi)外涉及碳化硅表面結(jié)構(gòu)的研究工作已經(jīng)開展多年并取得了部分成果，但有關(guān)硫鈍化的研究工作卻鮮有報(bào)道，特別是針對碳化硅表面鈍化的微觀原理的討論更為少見。因此，為進(jìn)一步加深對碳化

2、硅表面結(jié)構(gòu)的了解并探索硫鈍化對材料表面穩(wěn)定性的影響，本課題以現(xiàn)有半導(dǎo)體硫鈍化技術(shù)為基礎(chǔ)，針對碳化硅功率器件通過第一性原理計(jì)算研究硫鈍化6H-SiC后的表面穩(wěn)定性問題。通過對比鈍化前后表面能、表面Millikan布居、成鍵機(jī)理及表面態(tài)密度，研究硫鈍化對表面的影響，探索硫鈍化對器件特性的改善情況。并計(jì)算不同極性表面吸附硫原子的差異，分析兩種硫原子初始吸附位對鈍化體系的影響。得到以下研究成果：
　　(1).硫鈍化后的6H-SiC超晶胞表

3、面能量下降，表面態(tài)減少，表面懸掛鍵得到飽和。這表明經(jīng)過理論計(jì)算驗(yàn)證，本課題所提出的硫鈍化技術(shù)在 SiC表面的應(yīng)用具有可行性。
　　(2).對九種覆蓋率下的6H-SiC超晶胞表面鈍化模型進(jìn)行了第一性原理計(jì)算，并對比分析6H-SiC不同極性端面的表面能、Millikan布居及表面態(tài)密度。研究發(fā)現(xiàn)硅端面的穩(wěn)定性更高，懸掛鍵飽和程度比碳端面的更高，說明硅端面與硫的匹配性更好，硫鈍化后的硅端面具有更為優(yōu)良的光電特性。
　　(3).在不