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Síntese de SiC por implantação de C em SIMOX Roberto M.S. dos Reis Rogério L. Maltez Henri Boudinov.

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1 Síntese de SiC por implantação de C em SIMOX Roberto M.S. dos Reis Rogério L. Maltez Henri Boudinov

2 Introdução • Estabilidade térmica e química Dispositivos de potência : MOSFET’s, BT •“Gap” grande 3C - SiC: 2,2 eV; 6H - SiC:2,9 eV ;4H - SiC: 3.3 eV LED’s, Fotodiodos 3C 4H 6H SiC

3 Introdução • Substrato p/GaN Substrato Parâmetro de Rede basal (Å) Relação Substr./ GaN Condutividade térmica (W cm -1 K -1 ) GaNa = 3,189  1,3 Safiraa = 4,758-33%0,5 H-SiC/ C-SiC(111)a = 3,08+3,5%4,9 Si(111) a = %1,5 Melhor ajuste epitaxial, dissipação térmica e potencial via de integração de GaN com tecnologia em Silício SiC

4 Ion beam synthesis of cubic-SiC layer on Si(111) substrate R. L. Maltez,R. M. de Oliveira, R. M. S. dos Reis,H.Boudinov. JAP 100 (2006) • Implantações c/ dose de 4x10 17 cm -2 40kev; 600°C em Si(111) e SiO 2 /Si(111). Rec. 1250°C (Ar c/ 1% O 2 e O 2 ) • SiC cúbico e epitaxial ao substrato • RBS/C mostraram SiC estequiométrico ( ∓ 1%) e χ min = 85% p/ implantações em Si(111) • O procedimento feito sobre SiO 2 /Si(111) mostrou vantagens no ponto de vista de superfície. Como - implantado Implantado em SiO 2 /Si(111) + Rec. Ar

5 Objetivos • Melhorar a qualidade cristalina • Estabelecer os fatores mais determinantes na qualidade • Implantações intercaladas por recozimentos • Otimização da dose de implantação • Síntese sobre SOI Abordagens O+O+ Si(111) Tratamento térmico Si(111) SiO 2 SIMOX ( Separation By IMplantation of OXygen)

6 Procedimento Experimental • E = 40KeV – T=600°C C+C+ R p =1100 Å ΔR p =250 Å SiO 2 Si(111) Deposição de SiO 2 por CVD 630 Å SiO 2 Si(111) SiO Å ~1000 Å

7 Procedimento Experimental • Tratamento térmico à 1250 °C Ar c/1% de O 2 RBS/Canalização • TEM Estruturas sintetizadas Qualidade/defeitos estruturais Composição (Simulação-RBS) Avaliação estrutural (Canalização) Análises por:

8 Resultados RBS/C

9 Implantação por partes em SIMOX(111) Si 0,41 C 0,59 Si 0,6 C 0,4 RodadaΦ/rodadaTotalX (Si 1-x C x ) 11x10 17 cm x10 17 cm x10 17 cm x10 17 cm x10 17 cm x10 17 cm x10 17 cm C incorporado no SiO 2

10 Si 0,56 C 0,44 Si 0,60 C 0,40 Si 0,5 C 0,5 C incorporado no SiO 2 SiO 2 Implantação Única com dose (Φ =2.3x10 17 cm -2 )em SIMOX(111 ) C incorporado no SiO 2 Rec.c/SiO 2 Rec.s/SiO 2 Si 0,68 C 0,32 Si 0,5 C 0,5 C incorporado no SiO 2 • RBS/C SIMOX630 Rec. c/ SiO 2 SIMOX630 Rec. s/ SiO 2 SiO 2

11 Implantação Única com dose (Φ =4x10 17 cm -2 ) em SIMOX(111 ) Rec s/SiO 2 Rec c/SiO 2 Si 0,5 C 0,5 Si 0,65 C 0,35 Si 0,47 C 0,53 Si 0,5 C 0,5 • RBS/C

12 Resultados TEM

13 • TEM (BF/DF/SAD) Por partes Φ =2.3x10 17 cm -2 Imp. Única Φ =2.3x10 17 cm -2 Rec. s/SiO 2

14 Imp. Única Φ =4x10 17 cm -2 Rec. s/SiO 2 • TEM (BF/DF/SAD)

15 • HRTEM Por partes Φ =2.3x10 17 cm -2

16 Imp. Única Φ =2.3x10 17 cm -2 Rec. s/SiO 2

17 Imp. Única Φ =4x10 17 cm -2 Rec. s/SiO 2

18 Conclusões • Foram obtidas estruturas do tipo SiC/SiO 2 /Si(111) • Medidas TEM demonstram SiC cúbico. • RBS/C mostra que dose menor é suficiente para estequiometria (2,3  cm -2 ao invés de 4  cm -2 ) •Até 2,3  cm -2, intercalada por recozimentos, não trouxe melhoria; •Difração de área selecionada nas amostras implantadas com dose 2,3  cm -2 (partes e única) demonstra existência de regiões ricas em Si. •A presença de interfaces com SiO 2 reduz a redistribuição do Carbono imediatamente durante a implantação: (baixa da dose suficiente para estequiometria) •A qualidade cristalina é mais afetada pelo excesso de carbono do que pelo tensionamento produzido pelo substrato Si. Implantações sobre SIMOX(111)


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