H2S鈍化對SiC表面的影響.pdf

1、由于SiC器件和電路中會存在表面和界面，而在表面和界面處由于化學鍵斷裂會產生不飽和的懸掛鍵，這將導致表面和界面處原子的化學、電學和光學特性與體內原子不同，極大地影響了半導體器件的性能。為了解決這一問題，本課題基于Valence-Mending概念，提出對表面進行H2S鈍化的處理方法，希望可以達到提高器件穩(wěn)定性的目的。國內外對SiC的鈍化實驗已經取得了許多成果，但是對釆用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、機理，本課題通過第一性原理計算研究H2S鈍化SiC表面的穩(wěn)定性問題。通過對比SiC表面吸附前后的能量、態(tài)密度、布居數等電學性質來探索分析鈍化對表面的改善情況。計算了不同極性面鈍化的差異、對比了S鈍化和H2S鈍化的區(qū)別并且探索了鈍化對表面重構的影響。
　　本研究主要內容包括：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對表面模型進行了大量計算，分析了不同吸附位置對鈍化效果的影響。研究發(fā)現，H2S吸附在Si面橋

3、位的吸附能更低、結構更穩(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對不同覆蓋率和不同極性面的鈍化模型進行第一性原理計算。研究發(fā)現，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。和C面相比，H2S在Si面更容易吸附，形成的共價鍵穩(wěn)定性更高，懸掛鍵飽和程度更高，鈍化效果更好。⑷對比分析了H2S和S鈍化表面的效果，結果表明吸附H2S后，Si和C表面態(tài)密度更低，鈍