SiC表面鈍化的第一性原理熱力學(xué)研究.pdf

1、作為第三代半導(dǎo)體材料，SiC半導(dǎo)體材料憑借其較寬禁帶、較高的臨界擊穿電壓、較高熱導(dǎo)率以及飽和漂移速度等優(yōu)異的特性，正在逐漸取代Si，成為制作高溫、高壓、大功率器件的半導(dǎo)體材料。SiC和Si相比較可以滿足現(xiàn)代電子技術(shù)對(duì)高溫、高功率、高電壓、高頻率以及抗輻射等在其他各種較惡劣條件的更高水平的要求，具有更廣泛的使用范圍。但由于SiO2/SiC較高的界面態(tài)導(dǎo)致MOSFET溝道遷移率過低，以至于嚴(yán)重阻礙了SiC器件在廣泛的范圍進(jìn)行應(yīng)用，研究表面清

2、洗，降低SiO2/SiC的界面態(tài)密度對(duì)于SiC材料的進(jìn)一步應(yīng)用起到了非常關(guān)鍵的作用。
　　本文基于第一性原理熱力學(xué)，選取4H-SiC(0001)面進(jìn)行研究，分別針對(duì)SiC濕法清洗后，表面氫和羥基的分布情況和競(jìng)爭(zhēng)吸附關(guān)系以及氣體退火處理P鈍化SiC表面的情況進(jìn)行研究，試圖找到這兩種情況下SiC表面吸附構(gòu)型的最穩(wěn)定構(gòu)型，為實(shí)際的SiC材料應(yīng)用起到一定的理論指導(dǎo)作用。 本研究分別用VASP程序和Material Studio軟件包

3、中的CASTEP程序，對(duì)構(gòu)建的SiC超原胞進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，通過得到的形成能計(jì)算不同吸附鈍化情況下的表面吸附能和表面自由能，并由化學(xué)勢(shì)和吸附能以及自由能的關(guān)系畫出化學(xué)勢(shì)相圖，對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)型進(jìn)行電子結(jié)構(gòu)等方面的分析。
　　本文的研究結(jié)果表明，對(duì)于濕法清洗后的H鈍化和OH鈍化，只吸附H時(shí)，SiC表面是單吸附有利，4H吸附有利，全吸附有利;對(duì)于只吸附OH的情況，SiC表面是單吸附有利，全吸附有利，對(duì)于同時(shí)吸附H和OH的情況，SiC表面吸附規(guī)律