Quantitative Charakterisierung und Vorhersage von Versetzungsverhalten in hochreinem SiC

Das Ziel diese Projekts ist die fundamentale Verbesserung aktueller Versetzungsmodelle für Halbleiter mit hexagonaler Gitterstruktur. Dies wird durch die enge Zusammenarbeit von Kristallwachstum, experimenteller Charakterisierung in 2D und 3D, sowie neuartigen Versetzungsdynamik Simulationen erzielt. Dabei ermöglicht eine physikalisch-basierte Modellierung die Optimierung des Abkühlprozesses, sowie von Wachtums-und Prozessparametern und die damit verbundene Reduzierung der Anzahl von Versetzungen im Kristall. Siliziumkarbid wurde als Modellmaterial für nicht-kubische Materialien ausgewählt. Die neuen Erkenntnisse und Resultate werden deshalb auch repräsentativ für andere Halbleiter mit hexagonaler Struktur (z.B. GaN, AlN, ZnSe oder ZnO) sein. Um unser Ziel zu erreichen werden wir in einer Reihe von systematischen Schritten vorgehen: unsere quantitative experimentelle Charakterisierung gibt Daten bzgl. innerer Spannungen und Dehnungen, sowie der Versetzungsmikrostruktur infolge von Versetzungbewegung (in SiC bei 2100 - 2300 C). Methodisch kommen in 2D zum Einsatz das KOH-Ätzen und Röntgendiffraktion, sowie in 2D und 3D Synchrotron Röntgentopographie. Dies ist als Basis des Projekts auch die Grundlage für die alle weiteren experimentellen und simulativen Arbeiten. Vorhersage von Versetzungsverhalten (Nukleation und Annihilation, Fluss, Interaction und Versetzungsmusterbildung) ist eines der übergreifenden Ziele für die experimentellen wie auch den simulativen Projektteil. Einer unserer Schwerpunkte liegt dabei auf der Untersuchung von Versetzungszellstrukturen - ein Thema das auf der simulativen Seite erst möglich geworden ist durch jüngste Fortschritte bei Versetzungsdichtebasierten Kontinuumstheorien. Das Design von optimalen Wachtums- und Prozessparameter, sowie schwerpunktmäßig die post growth Behandlung von Halbleitern mit großer Bandlücke erachten wir dabei als ein Resultat mit größtem Potenzial - nicht nur für die grundlegende Forschung, sondern auch für industrielle Halbleiteranwendungen.

Ansprechpartner: Danilewsky A. N.
Tel: +49 (0) 761 203 6450
Email: a.danilewsky@krist.uni-freiburg.de

Projektbeginn: 01.02.2018
Projektende: 30.06.2021

Prof. Dr. A. N. Danilewsky

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Professur für Kristallographie
Prof. Dr. Arne Cröll
Hermann-Herder-Str. 5
79104 Freiburg

Telefon: 203-6439
Fax: 203-6434
Email: arne.croell@krist.uni-freiburg.de
http://www.krist.uni-freiburg.de/ki/Mitarbeiter/Leitung.php

• DFG, DFG

Versetzungsmuster, SiC, post growth Behandlung, dislocation patterns, SiC, post-growth treatment

• Haaga, S., Hänschke, D., Bode, S., Kabukcuoglu, M., Hamann, E., Helfen, L., Roder, M., Hurst, M., Baumbach, T., Danilewsky, A. N.: 3D Imaging of Crystalline Defects in Various Semiconducting Materials by X-Ray Diffraction Laminograpy 2018; Abstracts: 38 (14th Biennial Conference on High-Resolution X-Ray Diffraction and Imaging, XTOP 2018, Bari, Italy, 3rd -7th Sept.).
• Roder, M., Wellmann, P., Arzig, S., Danilewsky, A. N.: Characterization of defects and strain with Synchrotron White Beam X-ray Topography (SWXRT) and High Resolution X-ray Diffractometry (HRXRD) in 4H-SiC 2018; Abstracts: 49 (14th Biennial Conference on High-Resolution X-Ray Diffraction and Imaging, XTOP 2018, Bari, Italy, 3rd -7th Sept.).
• Roder M., Arzig M., Steiner J., Wellmann P., Danilewsky A. N.: Characterisation of 4H-SiC 2018 (DGKK-Arbeitskreis „Massive Halbleiterkristalle“).