H2S鈍化對(duì)SiC表面的影響.pdf

1、由于SiC器件和電路中會(huì)存在表面和界面，而在表面和界面處由于化學(xué)鍵斷裂會(huì)產(chǎn)生不飽和的懸掛鍵，這將導(dǎo)致表面和界面處原子的化學(xué)、電學(xué)和光學(xué)特性與體內(nèi)原子不同，極大地影響了半導(dǎo)體器件的性能。為了解決這一問(wèn)題，本課題基于Valence-Mending概念，提出對(duì)表面進(jìn)行H2S鈍化的處理方法，希望可以達(dá)到提高器件穩(wěn)定性的目的。國(guó)內(nèi)外對(duì)SiC的鈍化實(shí)驗(yàn)已經(jīng)取得了許多成果，但是對(duì)釆用H2S鈍化的研究工作卻很少。為了深刻了解H2S鈍化的效果并探索其鈍化

2、機(jī)理，本課題通過(guò)第一性原理計(jì)算研究H2S鈍化SiC表面的穩(wěn)定性問(wèn)題。通過(guò)對(duì)比SiC表面吸附前后的能量、態(tài)密度、布居數(shù)等電學(xué)性質(zhì)來(lái)探索分析鈍化對(duì)表面的改善情況。計(jì)算了不同極性面鈍化的差異、對(duì)比了S鈍化和H2S鈍化的區(qū)別并且探索了鈍化對(duì)表面重構(gòu)的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴H2S鈍化后SiC表面能量下降，表面態(tài)減少，表面懸掛鍵得到飽和。⑵對(duì)表面模型進(jìn)行了大量計(jì)算，分析了不同吸附位置對(duì)鈍化效果的影響。研究發(fā)現(xiàn)，H2S吸附在Si面橋

3、位的吸附能更低、結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，H2S分解為H原子和S原子；C面頂位吸附的穩(wěn)定性更好，H2S分解為H和HS。⑶對(duì)不同覆蓋率和不同極性面的鈍化模型進(jìn)行第一性原理計(jì)算。研究發(fā)現(xiàn)，Si面最佳覆蓋率在2/9-1/4ML之間，C面最佳覆蓋率在4/9ML-1/2ML范圍內(nèi)。和C面相比，H2S在Si面更容易吸附，形成的共價(jià)鍵穩(wěn)定性更高，懸掛鍵飽和程度更高，鈍化效果更好。⑷對(duì)比分析了H2S和S鈍化表面的效果，結(jié)果表明吸附H2S后，Si和C表面態(tài)密度更低，鈍