Universität Erlangen-NürnbergDFG-BegutachtungErlangen, 19./20. November 2001

SiC als Halbleitermaterial: Alternative Wege in Züchtung und Dotierung

Theorie der Dotierung von SiC:

Fremdatome und intrinsische Defekte

Universität Erlangen-NürnbergDFG-BegutachtungErlangen, 19./20. November 2001

SiC als Halbleitermaterial: Alternative Wege in Züchtung und Dotierung

Dotierung Charakterisierung

Defektsignaturen

Mikroskopische Modelle der Dotierzentren

Theorie

Löslichkeit / Aktivierung Diffusion

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SiC als Halbleitermaterial: Alternative Wege in Züchtung und Dotierung

• Donatoren: N und P • Kodotierung mit N und P• Akzeptor: B • Komplexe mit intrinsischen Defekten

Ziel II: Intrinsische Defekte in 3C- und 4H-SiC

• C- und Si-Interstitials, Leerstellen• Komplexe intrinsischer Defekte• Identifizierung unbekannter Defekte (DI, DII, Z1/Z2)

Ziel I: Vollständige Theorie der Dotierung von 3C- und 4H-SiC

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SiC als Halbleitermaterial: Alternative Wege in Züchtung und Dotierung

Hyperfeinwechselwirkung Spinresonanz (ESR, ENDOR)

Bildungsenergien Konzentration im Gleichgewicht:Löslichkeit, Aktivierung

Migrations-, Reaktionsbarrieren Diffusion, Kinetik der Defektreaktionen

Umladungsniveaus Ladungszustände (DLTS)

Lokale Schwingungen Phononenreplika (Lumineszenz)

Methode: Dichtefunktional-Theorie

Was kann man rechnen?

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SiC als Halbleitermaterial: Alternative Wege in Züchtung und Dotierung

Beispiel: Bor

Auf Si-Platz: Flacher Akzeptor

Si

C

BTiefer Akzeptor: 0.6-0.7 eV

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SiC als Halbleitermaterial: Alternative Wege in Züchtung und Dotierung

Bor-komplexe mit intrinsischen Defekten

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SiC als Halbleitermaterial: Alternative Wege in Züchtung und Dotierung

Konzentration der Bor-Defekte im thermischen Gleichgewicht

C-reich Si-reich

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SiC als Halbleitermaterial: Alternative Wege in Züchtung und Dotierung

Bor-Dotierung: Löslichkeitsgrenzen

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SiC als Halbleitermaterial: Alternative Wege in Züchtung und Dotierung

Di-Kohlenstoff-Antisite-Komplex1

Defektidentifikation: LVMs (DII-Zentrum)

1 A. Mattausch, M. Bockstedte und O. Pankratov, Physica B, in print

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SiC als Halbleitermaterial: Alternative Wege in Züchtung und Dotierung

Defektidentifikation: Hyperfeinparameter VSi-

ReferenzHyperfeintensor

(MHz)

3C

exp.1 C1-4 74,6 33,1

theor.2 C1-4 101,0 63,7

theor.3 C1-4 85,8 42,0

4H

exp.2 C1-4 80,4 33,9

theor.3

cC1 82,0 36,1

C2-4 75,7 32,2

hC1 83,5 37,9

C2-4 80,2 36,51H. Itoh et al., phys. stat. sol. (a) 162, 173 (1997)2T. Wimbauer et al., Phys. Rev. B 56, 7384 (1997)3M. Bockstedte et al., Mat. Sci. Forum, in print

Silizium-Leerstelle VSi-

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SiC als Halbleitermaterial: Alternative Wege in Züchtung und Dotierung

Projekt VTheorie der Dotierung

Projekt IIIN / P Kodotierung

Projekt IVp-Dotierung zur

Bauelementeisolation

Zusammenarbeit und Kooperationen

Projekt VIIIIsotopverschiebung

ExternDr. H. Huang

Polytech. Uni Hong KongDotierprofile:

kin. Monte Carlo