Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của các khuyết tật nội tại và ngoại tại đến các thuộc tính cấu trúc, nhiệt và điện trong các bản wafer CZ-Si kiểu p với nồng độ mang điện khác nhau
Tóm tắt
Trong thế kỷ trước, sự quan tâm về việc phát hiện các khuyết tật trong vật liệu bán dẫn ngày càng tăng lên nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm thiểu chi phí sản xuất. Quá trình sản xuất silicon được thực hiện qua nhiều phương pháp và quy trình khác nhau. Việc kiểm soát chất lượng trong tất cả các bước là điều cực kỳ quan trọng vì sẽ có nhiều khuyết tật như rối loạn, gò nhô và phức hợp boron-oxy có thể xuất hiện trong quá trình gia công, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Kính hiển vi quang học và điện tử là những công cụ phổ biến để hiển thị các khuyết tật trong vật liệu. Tuy nhiên, những phương pháp này tốn thời gian, không chính xác và đắt tiền. Mục tiêu của nghiên cứu này là đề xuất các kỹ thuật quang-điện nhiệt như một phương pháp và hệ thống đo lường để phát hiện chính xác các khuyết tật qua việc hiểu biết về các tính chất nhiệt, vì chúng được xác định bởi chất lượng cấu trúc tinh thể liên quan đến các khuyết tật. Các phương pháp bổ sung như nhiễu xạ X-ray, phổ FTIR và hiệu ứng Hall đã thiết lập một mối tương quan giữa các tính chất nhiệt, điện và cấu trúc của các mẫu Si kiểu p có nồng độ mang điện khác nhau. Các biến thể cục bộ trong phân bố mang điện phát hiện được bằng đo quang cảm đã phát hiện tái tổ hợp bởi các khuyết tật điện tử cục bộ. Hệ số hấp thụ của các liên kết B–O, Si–O–Si và H–C–H đã được thu được để tính toán nồng độ của các khuyết tật liên quan đến BO, oxy và carbon. Thay đổi thời gian sống của các mang điện do các quá trình tán xạ đã được tính toán bằng cách sử dụng hiệu ứng Hall, điều này xác nhận sự biến đổi cấu trúc. Nhiễu xạ X-ray đã làm rõ ảnh hưởng của nồng độ doping (boron) đến chất lượng tinh thể của Si. Sự có mặt của boron đã tạo ra các rối loạn do kích thước nguyên tử nhỏ hơn so với Si. Các biến thể cục bộ trong độ khuếch tán nhiệt đã được phát hiện bằng cách sử dụng quang âm, tán xạ phonon-rối loạn là nguyên nhân chịu trách nhiệm cho những thay đổi trong thuộc tính nhiệt này. Dung lượng nhiệt, độ dẫn nhiệt và độ khuếch tán đều giảm xuống do chất lượng tinh thể và nồng độ mang điện. Vận chuyển nhiệt do phonon chi phối phụ thuộc ngoại tại vào nồng độ mang điện vì nó xác định trạng thái lưới. Các phép đo quang nhiệt đã được thiết lập như một phương pháp kiểm soát chi phí thấp nhằm cải thiện dần dần chất lượng của các wafer silicon hiện đại.
Từ khóa
#khuyết tật bán dẫn #silicon #kiểm soát chất lượng #quang nhiệt #tính chất điện nhiệt #p-type CZ-SiTài liệu tham khảo
M. Ghassemi, M. Kamvar, R. Steinberger-Wilckens, in Fundamentals of Heat and Fluid Flow in High Temperature Fuel Cells. (Academic Press, 2020). doi:
https://doi.org/10.1016/C2017-0-03570-X
M. Riede, B. Lüssem, K. Leo, in Comprehensive Semiconductor Science and Technology. (Elsevier Science, 2011).
citation_journal_title=J. Electrochem. Soc.; citation_author=ME Rodriguez-Garcia, A Mandelis, G Pan, L Nicolaides, JA García, Y Riopel; citation_publication_date=2000; citation_doi=10.1149/1.1393254; citation_id=CR3
citation_journal_title=Metall. Trans.; citation_author=DJ Dumin, WN Henry; citation_publication_date=1971; citation_doi=10.1007/BF02662721; citation_id=CR4
citation_journal_title=Mater. Res. Express.; citation_author=C Feng, L Wu, P Cheng, T Yang, B Yu, L Qian; citation_publication_date=2021; citation_doi=10.1149/1.1393254; citation_id=CR5
citation_journal_title=Phys. Chem. Chem. Phys.; citation_author=L Wu, B Yu, P Zhang, C Feng, P Chen, L Deng, J Gao, S Chen, S Jian, L Qian; citation_publication_date=2020; citation_doi=10.1007/BF02662721; citation_id=CR6
citation_journal_title=Sci. World. J.; citation_author=PH Huang, CM Lu; citation_publication_date=2014; citation_doi=10.1007/BF02662721; citation_id=CR7
citation_journal_title=Int. J. Heat Mass. Transf.; citation_author=M Asheghi, MN Touzelbaev, KE Goodson, YK Leung, SS Wong; citation_publication_date=1998; citation_doi=10.1115/1.2830059; citation_id=CR8
citation_journal_title=Phys. Rev. Lett.; citation_author=B Liao, B Qiu, J Zhou, S Huberman, K Esfarjani, G Chen; citation_publication_date=2015; citation_doi=10.1103/PhysRevLett.114.115901; citation_id=CR9
citation_journal_title=Sci. Rep.; citation_author=MB Bebek, CM Stanley, TM Gibbons, SK Estreicher; citation_publication_date=2016; citation_doi=10.1038/srep32150; citation_id=CR10
citation_journal_title=J. Cryst. Growth; citation_author=ME Rodriguez-Garcia, A Gutiérrez, O Zelaya-Angel, C Vázquez, J Giraldo; citation_publication_date=2001; citation_doi=10.1016/S0022-0248(01)01530-5; citation_id=CR11
citation_journal_title=Nat. Commun.; citation_author=KT Regner, DP Sellan, Z Su, CH Amon, AJH Mcgaughey, JA Malen; citation_volume=14; citation_publication_date=2013; citation_pages=1-8; citation_doi=10.1038/ncomms2630; citation_id=CR12
citation_journal_title=J. Electron. Mater.; citation_author=A Stranz, J Kähler, K Kähler, A Waag, E Peiner; citation_publication_date=2013; citation_doi=10.1007/s11664-013-2508-0; citation_id=CR13
citation_journal_title=Phys. Status Solidi A; citation_author=L Khirunenko, M Sosnin, A Duvanskii, N Abrosimov, H Riemann; citation_publication_date=2021; citation_doi=10.1002/pssa.202100181; citation_id=CR14
citation_journal_title=IEEE J. Photovolt.; citation_author=Z Zhou, M Vaqueiro-Contreras, MK Juhl, F Rougieux; citation_publication_date=2022; citation_doi=10.1109/JPHOTOV.2022.3190769; citation_id=CR15
citation_journal_title=J. Cryst. Growth; citation_author=LD Dyer; citation_publication_date=1979; citation_doi=10.1016/0022-0248(79)90136-2; citation_id=CR16
X. Huang, T. Taishi, I. Yonenaga, and K. Hoshikawa, Japanese Journal of Applied Physics. Part 1, Regular Papers & Short Notes (2001).
https://doi.org/10.1143/jjap.40.12
citation_journal_title=J. Cryst. Growth; citation_author=B Gao, M Juel, M Mhamdi; citation_publication_date=2016; citation_doi=10.1016/j.jcrysgro.2016.08.046; citation_id=CR18
citation_journal_title=Thin Solid Films; citation_author=H Asazu, S Takeuchi, H Sannai, H Sudo, K Araki, Y Nakamura, K Izunome, A Sakai; citation_publication_date=2014; citation_doi=10.1016/j.tsf.2013.10.081; citation_id=CR19
citation_journal_title=Mater. Today Proc.; citation_author=A Lantreibecq, JP Monchoux, E Pihan, B Marie, M Legros; citation_publication_date=2018; citation_doi=10.1016/j.matpr.2018.03.063; citation_id=CR20
citation_journal_title=J. Cryst. Growth; citation_author=VA Oliveira, M Rocha, A Lantreibecq, MG Tsoutsouva, TN Tran-Thi, J Baruchel, D Camel; citation_publication_date=2018; citation_doi=10.1016/j.jcrysgro.2018.03.002; citation_id=CR21
citation_journal_title=J. Cryst. Growth; citation_author=A Lanterne, G Gaspar, Y Hu, E Øvrelid, M Sabatino; citation_publication_date=2017; citation_doi=10.1016/j.jcrysgro.2016.10.077; citation_id=CR22
citation_journal_title=Sci. Rep.; citation_author=CF Ramirez-Gutierrez, HD Martinez-Hernandez, IA Lujan-Cabrera, ME Rodriguez-Garcia; citation_publication_date=2019; citation_doi=10.1038/s41598-019-51200-1; citation_id=CR23
citation_journal_title=Phys. Rev. B; citation_author=A Mandelis, J Batista, D Shaughnessy; citation_publication_date=2003; citation_doi=10.1103/PhysRevB.67.205208; citation_id=CR24
citation_journal_title=Electron. Mat.; citation_author=A Melnikov, A Mandelis, A Soral, C Zavala-Lugo, M Pawlak, ACS Appl; citation_publication_date=2021; citation_doi=10.1021/acsaelm.1c00100; citation_id=CR25
citation_journal_title=J. Appl. Phys.; citation_author=A Rosencwaig, A Gersho; citation_publication_date=1976; citation_doi=10.1063/1.322296; citation_id=CR26
citation_journal_title=Int. J. Thermophys.; citation_author=A Lara-Guevara, CJ Ortiz-Echeverri, I Rojas-Rodriguez, JC Mosquera-Mosquera, H Ariza-Calderón, I Ayala-Garcia, ME Rodriguez-Garcia; citation_publication_date=2016; citation_doi=10.1007/s10765-016-2105-6; citation_id=CR27
citation_journal_title=J. Appl. Phys.; citation_author=A Salazar, A Sanchez-Lavega, JM Terron; citation_volume=84; citation_publication_date=1998; citation_pages=3031; citation_doi=10.1063/1.368457; citation_id=CR28
citation_journal_title=Am. J. Phys.; citation_author=E Marı́n, O Delgado-Vasallo, H Valiente; citation_volume=14; citation_publication_date=2003; citation_pages=1-9; citation_doi=10.1119/1.1586261; citation_id=CR29
citation_title=Thermal Radiative Transfer and Properties; citation_publication_date=1992; citation_id=CR30; citation_author=MQ Brewster; citation_publisher=Wiley
citation_journal_title=Rev. Mex. Fis.; citation_author=D Cárdenas-García; citation_volume=60; citation_publication_date=2014; citation_pages=305-308; citation_id=CR31
citation_journal_title=Phys. Rev. Lett.; citation_author=W Kaiser, P Keck, CF Lange; citation_publication_date=1956; citation_doi=10.1103/PhysRev.101.1264; citation_id=CR32
citation_journal_title=J. Phys. Chem. Solids.; citation_author=RC Newman, JB Willis; citation_volume=1; citation_publication_date=1965; citation_pages=1-2; citation_doi=10.1016/0022-3697(65)90166-6; citation_id=CR33
citation_title=The CRC Handbook of Solid State Electrochemistry; citation_publication_date=1997; citation_id=CR34; citation_author=PJ Gellings; citation_author=HJM Bouwmeester; citation_publisher=CRC Press
citation_journal_title=Bell Syst. Tech. J.; citation_author=JC Irvin; citation_publication_date=1962; citation_doi=10.1002/j.1538-7305.1962.tb02415.x; citation_id=CR35
citation_journal_title=J. Electrochem. Soc.; citation_author=S Wagner; citation_volume=119; citation_publication_date=1972; citation_pages=1570; citation_doi=10.1149/1.2404044; citation_id=CR36
citation_title=Fundamentals of Fourier Transform Infrared Spectroscopy; citation_publication_date=1997; citation_id=CR37; citation_author=BC Smith; citation_publisher=CRC Press
citation_journal_title=J. Mol. Struct.; citation_author=BC Jamalaiah, SN Rasool; citation_publication_date=2015; citation_doi=10.1016/j.molstruc.2015.05.028; citation_id=CR38
citation_journal_title=J. Nanomater.; citation_author=A Surmeian, A Groza; citation_publication_date=2015; citation_doi=10.1155/2015/204296; citation_id=CR39