SiC磁性与缺陷的相关机理研究

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1、滅糾謂成衫＿硕士学位论文＿ＳｉＣ磁性与缺陷的相关机理研究Ｉ姓名药幸楠＾１作者指导教师姓名、职称王悦湖副教授申请学位类别工学硕士SiC磁性与缺陷的相关机理研究作者姓名药幸楠指导教师姓名、职称王悦湖副教授申请学位类别工学硕士学校代码10701学号1511122641分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文SiC磁性与缺陷的相关机理研究作者姓名：药幸楠一级学科：电子科学与技术二级学科：微电子学与固体电子学学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：王悦湖副教授学院：微电子学院提交日期：2018年4月Rese

2、archonthemechanismofSiCmagnetismanddefectsAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinMicroelectronicsandSolid-StateElectronicsBy：YaoXingnanSupervisor:WangYuehuTitle:AssociateProfessorApril2018西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明

3、秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宂工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人巳经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。、一学位论文若有４实之处，本人承担切法律贵任。本人签丨名：口期：一西安电子科技大学关于论文使用授权的说明：本人完全了解西安电子科

4、技大学有关保留和使用学位论文的规定，即研究生在校攻读学位期间论文Ｘ作的知识产权属于西安电了？科技大学。学校有权保留送交论文的复印件？，允许査阅、借阋论文，学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证＾结合学位论文研宂成果完成的论。文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学本人签名：导师签名：＜ｈｌｉ？＞少／‘，日期：ｔ日期．摘要摘要碳化硅（SiC）材料是第三代半导体材料中典型的宽禁带半导体材料之一，被广泛应用在抗高压和抗辐照环境中，在航空航天等

5、领域具有重要的作用。对于半导体材料而言，微量的离子掺杂和材料缺陷都会对材料特性产生重大的影响。研究发现SiC材料的磁性不一定和材料本身所含的磁性元素有关，与外部环境以及材料缺陷也存在一定的关系。基于此本文提出通过研究SiC材料的顺磁背景以及d0磁性产生的原因，从而分析SiC磁性与缺陷之间的相关机理。提出了通过顺磁中心浓度定量表征材料缺陷的新方法，并通过实验和软件仿真，将实验结果与拟合结果对比，对表征方法进行了验证；通过小剂量注入实验，研究了d0磁性的产生原因，具体工作包括：1.分析了SiC材料d0磁性产生的原因，对d0磁性产生的

6、条件进行了分类。并且对现有测试材料损伤的技术优缺点进行分析，提出了表征损伤的新思路。分析了实验的可行性以及实验的前提。2.通过SRIM模拟分析了测试样品的注入过程，分析了试验的可行性。并且得到了Ar、Xe、Au、C、O以及H离子分别在注入能量为200KeV、300KeV、400KeV、500KeV、5MeV、15MeV、17MeV以及100KeV条件下的SiC受损伤的最大值以及深度。3.对二十三个测试样品进行磁性分析。分析中使用两种方法：第一种在300K对未注入的参考片拟合出抗磁性函数，再与5K下的样品磁性进行相减。第二种是直接

7、使用同一样品在5K下的磁性与300K下的抗磁性进行相减，减少了二次拟合的偏差性。根据试验中产生磁性的样品，研究了d0磁性出现的条件。4.使用低注入剂量H离子对SiC进行离子注入，使其出现大量的点缺陷，进而对点缺陷与d0磁性的产生进行研究，研究两者之间的关系。使用拉曼光谱学对H离子注入SiC进行了光学分析，将所有的拉曼峰位红移进行了对比，并分析了损伤程度。通过分析声子等离子体激元耦合模（LOPC模）得到载流子浓度的变化趋势，采用霍尔（Hall）测试出载流子面密度、方阻等参数，进行了电学分析。并且使用深能级瞬态谱（DLTS）分析了缺

8、陷种类以及缺陷能级。最后，将提出的顺磁表征方法与常用的缺陷表征方法进行了比较，得到顺磁性表征材料缺陷的优点是：无损性、定量性、测试精度高等。同时这种方法存在的缺点是：如果测试出现多种磁性，难以将顺磁性单独剥离，从而精确表征。关键词：4H-SiC，离子注入，顺磁中