Si-SiC界面態(tài)分析.pdf

1、SiC材料禁帶較寬,對可見光和近紅外光都沒有吸收,因此一般只能用來制作紫外光探測器。為解決這一問題我們課題小組提出了利用Si/SiC異質(zhì)結(jié)實(shí)現(xiàn)SiC器件對可見光觸發(fā)的方案,但是SiC和Si理論上存在20％的晶格失配,其界面結(jié)構(gòu)及微觀特性對Si/SiC異質(zhì)結(jié)的光電特性影響很大,盡管涉及Si/SiC異質(zhì)結(jié)界面結(jié)構(gòu)的研究工作已經(jīng)開展并取得了一些成果,不過有關(guān)實(shí)際晶格匹配、成鍵機(jī)制、能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度等微觀理論的研究工作仍很缺乏。因此為了進(jìn)一

2、步加深對Si/SiC異質(zhì)結(jié)界面結(jié)構(gòu)以及界面態(tài)的認(rèn)知,可以借助材料計算科學(xué)模擬的方法對Si/SiC異質(zhì)結(jié)界面做更為全面的研究,本文研究重點(diǎn)在于從第一性原理DFT入手研究分析Si/6H-SiC的能帶結(jié)構(gòu)、DOS等界面態(tài)問題,主要得出了以下結(jié)論:
　　1.通過TEM、SAED等測試手段對實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行表征,建立了不同的Si/SiC界面模型。
　　2.對模型Si(220)/6H-SiC(0001)進(jìn)行了大量計算,分析了不同界面Si薄膜

3、的生長情況,并在界面處發(fā)現(xiàn)了一個褶皺,通過對褶皺能帶結(jié)構(gòu)和DOS的分析解釋了其形成的機(jī)理,結(jié)果表明褶皺的成因主要是由C-2p和Si-3p電子態(tài)的強(qiáng)烈作用造成的,并且因?yàn)榻缑骜薨櫟拇嬖跁oC面<110>生長方向的Si薄膜引入一定的缺陷。
　　3.對不同界面的形成能進(jìn)行了計算,我們發(fā)現(xiàn)C面Si(220)/6H-SiC(0001)的界面能較高,說明要在相對較高的溫度下才能形成這一種界面,而C面Si(111)/6H-SiC(0001)、S

4、i面的Si(220)/6H-SiC(0001)和Si(111)/6H-SiC(0001)界面能較為接近且比較低,說明在較低溫度下就能形成這幾種界面,因此Si面生長時常常會出現(xiàn)兩種模式共存的生長情況,而在C面則容易出現(xiàn)<111>方向的擇優(yōu)生長。
　　4.對不同界面的懸掛鍵密度進(jìn)行了計算,結(jié)果表明Si(220)/6H-SiC(0001)的懸掛鍵密度比Si(111)/6H-SiC(0001)的小,說明Si(220)/6H-SiC(000