Изучались процессы формирования структур на поверхности карбида кремния и вли-яние параметров процесса плазмохимической обработки на геометрические парамет-ры сформированных структур. Экспериментально установлены корреляции между мощностью индуктивно-связанной плазмы (ИСП), составом газовой смеси (O₂/SF₆/Ar) и ключевыми параметрами: высотой структур, шероховатостью поверхности и уг-лом наклона стенок. Показано, что увеличение мощности ИСП и концентрации SF₆ в газовой смеси приводит к росту скорости травления. В частности, при мощности ИСП 300 Вт и соотношении газов O₂/SF₆/Ar (81/7/11) достигнуты: высота структуры 983,62 37,64 нм, шероховатость поверхности 14,13 2,15 нм и угол наклона 74,63 1,87.
Методом малоуглового рентгеновского рассеяния исследована наноструктура кристаллов карбида кремния. Детальный анализ индикатрис рассеяния позволил установить наличие структурных неоднородностей в виде точечных дефектов, линейных и объемных фракталов. Характерной особенностью кристаллов является отсутствие фрактальных поверхностей раздела рассеивающих образований и агрегатов.
Методом рентгеновской микротомографии исследована дефектная структура кристаллов 4H-SiC, полученных PVT-способом. Определены линейные характеристики поровых дефектов. Установлено, что поверхности микропор имеют фрактальный характер со значениями фрактальной размерности 2,20—2,60. Методом рентгеновской микротомографии в исследуемых кристаллах выявлены макродефекты, имеющие форму «сплющенных» микротрубок с поперечным сечением, близким к эллиптическому.
Методом рентгеновского малоуглового рассеяния исследована дефектная структура кристаллов 4H-SiC, выращенных методом PVT. Обнаружены массово-фрактальные и поверхностно-фрактальные поровые дефекты нанометровых масштабов. Определены их линейные характеристики и фрактальные размерности. Построены функции распределения рассеивающих неоднородностей по радиусам инерции. Установлено, что максимальные значения функций распределения (наиболее вероятные радиусы инерции) структурных неоднородностей приходятся на маломасштабные образования с радиусами инерции, лежащими в интервале 25–30 Å.
В работе проведено исследование режимов производственных операций одностороннего шлифования и полирования подложек приборных пластин сапфира и карбида кремния с целью получения высокого качества обработанной поверхности. При достижении в течение операций шлифования и полирования толщины подложки 150 мкм получено высокое качество поверхности с показателем шероховатости около 2 нм и разбросом по толщине пластины не более 2 мкм.
Исследовано влияние твердофазного спекания порошкового материала системы Cu-SiC на его структуру и свойства. Получены данные о коэффициенте теплового расширения, микроструктуре, плотности, пористости и фазовом составе композиционном материале Cu-SiC с различным содержанием карбида кремния.
Исследован процесс холодного одностороннего формования в закрытой пресс-форме смеси порошков Cu и SiC с различным содержанием карбида кремния. Получены данные о микро-структуре, плотности, пористости и фазовом составе порошкового тела после прессования.
В работе проведено исследование влияния потоков атомов железа на формирование слоев графена на поверхности монокристаллов карбида кремния в процессе его вакуумной термодеструкции. Установлены скорости встречных потоков железа позволяющих формировать композитные графеновые слои различной структуры с внедренными атомами железа. Показано, что в отсутствие потоков железа в процессе вакуумной термодеструкции на поверхности карбида кремния формируется только многослойный графен (островки с линейными размерами 3–5 мкм) с разным содержанием дефектов.
Осаждением в СВЧ-плазме (2,45 ГГц) в смеси метан-силан-водород на подложках кремния и монокристаллического алмаза синтезированы композитные пленки алмазкарбид кремния кубического политипа (3C-SiC). Структура и фазовый состав пленок проанализированы методами сканирующей электронной микроскопии и комбинационного рассеяния света. Удельное сопротивление пленок при температуре T = 340 К составило (0,8−6)10-2 Омсм. Температурные зависимости (T), измеренные в диапазоне 300−460 К, свидетельствуют о полупроводниковом характере электропроводности композитного материала, с энергией активации 0,09–0,20 эВ. Подобные композиты, состоящие из двух широкозонных полупроводников с отличными электронными свойствами и высокой теплопроводностью, потенциально могут быть интересными для применений в электронике.
С целью создания условий для промышленного производства современных отечественных полупроводниковых материалов для нужд силовой и микроэлектроники методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза получена шихта, необходимая для роста объемных монокристаллов карбида кремния 4Н-политипа диаметром 100 мм (150 мм – в перспективе). Синтез шихты реализован на промышленных установках ростовых систем BaSiC-T (PVATepla) с использованием ряда конструкционных элементов их тепловой зоны. Проведен анализ гранулометрического, фазового и политипного состава дисперсных порошков SiC-шихты, полученных при различных условиях синтеза.
В работе исследовано влияние процесса термодеструкции в вакууме при температуре 1300 оС на электрофизические свойства кристаллов 6H-SiC. Исследованы температурные зависимости удельного сопротивления кристаллов 6H-SiC до и после обработки. Установлено, что удельное сопротивление кристаллов при этом возрастает многократно (в 300 раз). Показано, что в результате обработки на поверхности 6H-SiC формируются графеновые слои, а система n-SiC-графен представляет собой диод Шоттки.
Разработан отечественный автоматизированный исследовательский измерительный комплекс, позволяющий определять значения токов, напряжений и мощности карбидо-кремниевых диодов Шоттки при подаче импульсов обратного напряжения с амплитудами от 400 до 1000 В. Исследовательский измерительный комплекс был протестирован на карбидокремниевых диодах Шоттки DDSH411A91 («ГРУППА КРЕМНЫЙ ЭЛ») и C3D1P7060Q (Cree/Wolfspeed) и позволил определить их максимальные значения скорости нарастания обратного напряжения dV/dt (877 В/нс и 683 В/нс). Также были определены максимальные значения скорости нарастания тока dI/dt для диодов DDSH411A91 (3,24 А/нс) и C3D1P7060Q (3,72 А/нс). Впервые установлено, что при подаче импульса обратного напряжения амплитудой 1000 В максимальные значения мгновенной полной мощности достигают 1419 ВА для диода DDSH411A91 и 1638 ВА для диода C3D1P7060Q.
- 1
- 2