强等离子体耦合作用下的6H-SiC折叠声子模研究
发布时间：2021-07-14 13:27
碳化硅具有优良的物化性质和高击穿场强等电学优点,因此是一种很有应用潜力的第三代半导体材料。碳化硅晶型众多,已经被识别的就超过250种,拉曼光谱作为一种无损的结构检测工具,可以辨别晶体材料细微的结构变化,已广泛用于研究晶型众多的碳化硅材料。除立方晶型碳化硅（3C-SiC或β-SiC）外,SiC会出现折叠声子模,这些折叠声子模一般属于弱振动模式,且有些模不具有拉曼活性,所以有的声子模式尚未被观测和理解。本论文通过对一种典型六方结构碳化硅（6H-SiC）微米颗粒,在用乙醇进行表面修饰后,制成不同厚度和不同尺寸的6H-SiC薄膜,并进行了详尽的拉曼检测。结果发现群论预言的8个折叠声子模都能被观测到。并且随着样品厚度增加,4个FTO模式会以相同程度朝低波数方向移动（红移）,而4个FLO以逐渐减小的程度红移。对于相同厚度样品的情形,所有的折叠声子模都会随着样品平均粒径的减小而红移,这些折叠声子模和它们频率随颗粒尺寸和薄膜厚度的移动起源于6H-SiC经过表面修饰后,电子所处的杂化轨道发生了改变,在拉曼的激光激发下形成了等离子体,进而形成了等离子体-折叠声子耦合模,由于不同的厚度和粒径样品的等离子体强...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２拉曼散射的量子跃迁理论??
壤胱犹羼詈献饔孟碌模叮龋?樱椋谜鄣??幽Ｑ芯浚崳?顺序的ＳｉＣ晶型，从（１１２０）晶面恰好可以看到所有的双原子层，如图１－４所不，它们在??该晶面簇上成一个之字型排列，以６Ｈ－ＳｉＣ为例，碳原子层从Ａ开始先往右移动三个位??置（Ａ—Ｂ—Ｃ—Ａ），然后往左移动三个位置（Ａ—Ｃ—Ｂ—Ａ），?Ｚｈａｄｏｎｏｖ用之字形移动??位置次数来表示ＳｉＣ晶型，在这种描述方式下，６Ｈ－ＳｉＣ变为（３３），１５Ｒ表示成（３２）３，?４Ｈ??变为（２２），?２１Ｒ?变为（３４）３。??２Ｈ?３Ｃ?４Ｈ?６Ｈ??ｉ?Ｉ?Ｉｉ?ＸＩ?ｒＷ??Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ?Ｃ?Ａ?ＡＢＣ?Ａ?Ｂ?Ｃ?Ａ??图１－４碳化硅不同晶型的之字形排列结构图??１．３?ＳｉＣ材料的研究现状??作为一种间接宽带隙半导体，在高温电子，发光，太阳能电池，分解水等热门领域??碳化硅均有用途［１０－１３］。??１．３．１髙压电子器件??ＳｉＣ因为己经可以生产出大面积的晶片，在高压大电流领域尤其具有吸引力。碳化??硅还有可以在生长或者离子注入过程中通过原位掺杂方式在很大数量级范围内进行ｐ－??型掺杂或者ｎ－型掺杂，从而形成自然氧化层的能力，和拥有相对较长的载流子寿命（因??为它是间接带隙半导体）等优点［Ｋ１５］。??高压领域不同的应用对电压要求范围也各不相同
目前比较主流的３Ｃ－ＳｉＣ生长技术有ＣＶＤ和ＳＥ?（升华外延生长），研究表明，在薄??膜生长过程中主要会引入两种缺陷：堆垛缺陷和微孪晶。通过提高生长温度，降低生长??速率可以显著减少这两类错误［１９］。而通过降低种子层的突起缺陷的密度（如图１－５）??可以显著提高ＳＥ生长得到的碳化硅的品质［２０－２３］。第二项技术的一个关键是种子层的??转移使得ＳｉＣ可以同质外延生长，从而通过Ｓｉ衬底上的３Ｃ－ＳｉＣ晶种生长３Ｃ－ＳｉＣ块材??成为了可能。在未来，通过ＣＹＤ和ＳＥ的结合可以提供一个很好的利用两项技术各自的??优点减少缺陷的机会。??图１－５?３Ｃ－ＳｉＣ外延生长过程中的突起缺陷（来自参考文献１９）??１．３．３?ＳｉＣ在其他领域的应用??目前白光ＬＥＤ?（发光二极管）已经可以由Ｉｌｌ－Ｖ族半导体制造，但是，他们的黄光??转换率在高电流的情况下偏低，并且包含了变得越来越稀缺的稀土元素，因此，寻求新??型白光ＬＥＤ具有长远的现实经济意义。研究表明，通过硼和氮掺杂的ＳｉＣ体现出了施??主载流子－受主载流子对的复合发光的特性［２４］，并在室温下具有广泛的发光带（图??ｌ－６ａ）。对比实验发现，氮原子和硼元素的浓度可以影响发光强度和载流子寿命。除此之??夕卜
本文编号：3284233
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２拉曼散射的量子跃迁理论??
壤胱犹羼詈献饔孟碌模叮龋?樱椋谜鄣??幽Ｑ芯浚崳?顺序的ＳｉＣ晶型，从（１１２０）晶面恰好可以看到所有的双原子层，如图１－４所不，它们在??该晶面簇上成一个之字型排列，以６Ｈ－ＳｉＣ为例，碳原子层从Ａ开始先往右移动三个位??置（Ａ—Ｂ—Ｃ—Ａ），然后往左移动三个位置（Ａ—Ｃ—Ｂ—Ａ），?Ｚｈａｄｏｎｏｖ用之字形移动??位置次数来表示ＳｉＣ晶型，在这种描述方式下，６Ｈ－ＳｉＣ变为（３３），１５Ｒ表示成（３２）３，?４Ｈ??变为（２２），?２１Ｒ?变为（３４）３。??２Ｈ?３Ｃ?４Ｈ?６Ｈ??ｉ?Ｉ?Ｉｉ?ＸＩ?ｒＷ??Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ?Ｃ?Ａ?ＡＢＣ?Ａ?Ｂ?Ｃ?Ａ??图１－４碳化硅不同晶型的之字形排列结构图??１．３?ＳｉＣ材料的研究现状??作为一种间接宽带隙半导体，在高温电子，发光，太阳能电池，分解水等热门领域??碳化硅均有用途［１０－１３］。??１．３．１髙压电子器件??ＳｉＣ因为己经可以生产出大面积的晶片，在高压大电流领域尤其具有吸引力。碳化??硅还有可以在生长或者离子注入过程中通过原位掺杂方式在很大数量级范围内进行ｐ－??型掺杂或者ｎ－型掺杂，从而形成自然氧化层的能力，和拥有相对较长的载流子寿命（因??为它是间接带隙半导体）等优点［Ｋ１５］。??高压领域不同的应用对电压要求范围也各不相同
目前比较主流的３Ｃ－ＳｉＣ生长技术有ＣＶＤ和ＳＥ?（升华外延生长），研究表明，在薄??膜生长过程中主要会引入两种缺陷：堆垛缺陷和微孪晶。通过提高生长温度，降低生长??速率可以显著减少这两类错误［１９］。而通过降低种子层的突起缺陷的密度（如图１－５）??可以显著提高ＳＥ生长得到的碳化硅的品质［２０－２３］。第二项技术的一个关键是种子层的??转移使得ＳｉＣ可以同质外延生长，从而通过Ｓｉ衬底上的３Ｃ－ＳｉＣ晶种生长３Ｃ－ＳｉＣ块材??成为了可能。在未来，通过ＣＹＤ和ＳＥ的结合可以提供一个很好的利用两项技术各自的??优点减少缺陷的机会。??图１－５?３Ｃ－ＳｉＣ外延生长过程中的突起缺陷（来自参考文献１９）??１．３．３?ＳｉＣ在其他领域的应用??目前白光ＬＥＤ?（发光二极管）已经可以由Ｉｌｌ－Ｖ族半导体制造，但是，他们的黄光??转换率在高电流的情况下偏低，并且包含了变得越来越稀缺的稀土元素，因此，寻求新??型白光ＬＥＤ具有长远的现实经济意义。研究表明，通过硼和氮掺杂的ＳｉＣ体现出了施??主载流子－受主载流子对的复合发光的特性［２４］，并在室温下具有广泛的发光带（图??ｌ－６ａ）。对比实验发现，氮原子和硼元素的浓度可以影响发光强度和载流子寿命。除此之??夕卜
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