中子輻照6H-SiC晶體的電學(xué)性能及其退火研究.pdf

1、SiC是重要的抗輻照材料,由于具有眾多的優(yōu)良特性,近年來(lái)受到越來(lái)越多的關(guān)注。作為結(jié)構(gòu)功能材料,SiC/SiC復(fù)合材料在聚變堆面向等離子體元件的制備方面具有巨大的應(yīng)用潛力。這些產(chǎn)品在使用過(guò)程,因受到載能離子的輻照而產(chǎn)生大量的缺陷,進(jìn)而導(dǎo)致電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械等性能的退化。退化程度直接決定了SiC使用的可行性和可靠性,所以充分認(rèn)識(shí)輻照缺陷的形成機(jī)制、微觀構(gòu)型及其對(duì)宏觀物性的影響非常重要。我們首先利用霍爾效應(yīng)測(cè)試,對(duì)未輻照的摻氮6H-SiC

2、的半導(dǎo)體性能進(jìn)行了表征,測(cè)試并計(jì)算出了n型摻氮6H-SiC單晶的載流子濃度和遷移率。論文的主要部分是關(guān)于中子輻照的6H-SiC的電學(xué)性能以及退火對(duì)它們的影響的研究,所使用的主要測(cè)試手段是無(wú)接觸電阻測(cè)試儀和LCR介電性能測(cè)試儀,并取得了如下結(jié)果:
　　1、高劑量中子輻照在晶體內(nèi)產(chǎn)生了大量缺陷和損傷,并引起樣品的電學(xué)性能的變化,使電阻率升高、介電常數(shù)和介電損耗減小,導(dǎo)致樣品的半導(dǎo)體特性遭到嚴(yán)重的破壞。中子輻照后使得晶體內(nèi)產(chǎn)生了大量的深

3、能級(jí)缺陷,這些缺陷俘獲了大量的載流子,從而使得電阻率升高,再者缺陷捕獲電荷形成空間電荷影響介電性能。
　　2、在輻照缺陷及其電學(xué)性能的退火演化過(guò)程中,我們認(rèn)為存在2個(gè)特征溫度,即分別約為1000和1400℃。在退火溫度低于1000℃時(shí),隨著退火溫度的升高,電阻率小幅增加但是介電常數(shù)ε′介電損耗ε′下降;在退火溫度高于1000℃時(shí),電阻率開(kāi)始逐步下降;當(dāng)退火溫度高于1400℃時(shí),電阻率急劇地下降而ε′和ε′快速地增加。
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