半导体碳化硅（4H-SiC）具有禁带宽度大、电子迁移率高、热导率高、化学稳定性好等优点，在高频、高功率、高温、强辐照等领域有广阔的应用前景。经过多年的发展，4H-SiC单晶衬底及同质外延薄膜已实现了产业化应用。然而，4H-SiC中的总位错密度仍高达103-104cm-2，成为限制4H-SiC应用的关键瓶颈难题。4H-SiC中的位错主要分为穿透型位错和基平面位错。其中，穿透型位错又分为贯穿螺位错、贯穿刃位错和贯穿混合位错。目前，研究者们普遍采用熔融碱腐蚀4H-SiC单晶，通过沿位错择优腐蚀形成的腐蚀坑的形状和大小来辨别位错类型。然而，该方法难以识别出4H-SiC中的贯穿混合位错，对于贯穿螺位错和贯穿刃位错、贯穿刃位错和基平面位错也有不同程度地误判。因此，开发一种简便快捷的方法，准确辨别4H-SiC单晶中的位错类型，并识别贯穿混合位错，对于研究不同类型的位错对4H-SiC单晶性质的影响，并有针对性地降低4H-SiC中的特定类型位错的密度具有重要意义。

近日，浙江大学杨德仁院士团队的皮孝东教授和王蓉研究员等人提出通过熔融碱腐蚀的4H-SiC中位错腐蚀坑的倾角准确辨别了贯穿螺位错、贯穿刃位错和基平面位错，并准确识别了贯穿混合位错。研究结果表明，熔融碱腐蚀得到的4H-SiC单晶衬底中位错腐蚀坑的倾角只与衬底的掺杂类型和位错类型有关。对于特定掺杂类型的4H-SiC单晶衬底，基平面位错、贯穿刃位错和贯穿螺位错的位错腐蚀坑的倾角依次增大，并且腐蚀坑的倾角不会随熔融腐蚀的时间变化。而贯穿混合位错的倾角结合了贯穿刃位错和贯穿螺位错的特征倾角。该工作准确辨别了4H-SiC中位错的类型，为4H-SiC中不同类型位错性质的研究奠定了基础。

该文章作为封面文章，以题为“Discrimination of dislocations in 4H-SiC by inclination angles of molten-alkali etched pits”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. 计算得到的TiGa、FeGa的缺陷能级与DLTS实验测得的缺陷能级的对比。所有能级参考CBM。

文章信息：

Discrimination of dislocations in 4H-SiC by inclination angles of molten-alkali etched pits

Guang Yang, Hao Luo, Jiajun Li, Qinqin Shao, Yazhe Wang, Ruzhong Zhu, Xi Zhang, Lihui Song, Yiqiang Zhang, Lingbo Xu, Can Cui, Xiaodong Pi, Deren Yang, Rong Wang

J. Semicond. 2022, 43(12): 122801 doi: 10.1088/1674-4926/43/12/122801

Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/12/122801

来源：半导体学报