SiC表面鈍化的第一性原理熱力學研究.pdf

1、作為第三代半導體材料，SiC半導體材料憑借其較寬禁帶、較高的臨界擊穿電壓、較高熱導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、大功率器件的半導體材料。SiC和Si相比較可以滿足現(xiàn)代電子技術(shù)對高溫、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)導致MOSFET溝道遷移率過低，以至于嚴重阻礙了SiC器件在廣泛的范圍進行應(yīng)用，研究表面清

2、洗，降低SiO2/SiC的界面態(tài)密度對于SiC材料的進一步應(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，選取4H-SiC(0001)面進行研究，分別針對SiC濕法清洗后，表面氫和羥基的分布情況和競爭吸附關(guān)系以及氣體退火處理P鈍化SiC表面的情況進行研究，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，為實際的SiC材料應(yīng)用起到一定的理論指導作用。 本研究分別用VASP程序和Material Studio軟件包

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