。

最近，在用氩气氧化和退火的过程中，已经观察到在高度掺杂的 碳化硅里堆垛层错的形成。

提出了几种不同的形成机理。

等人提出在 型 碳化硅基体上氧化过程沉积的掺杂氮的 碳化硅同质外延层中，有堆垛层错形成。

通过，以个 立方堆积顺序排列的堆垛层错带已经观察到。

此外， 在 时，能观察到个阴极射线峰并用来解释是因为 碳化硅中 夹杂物。

在氩气气氛和同样的条件下，退火的样品显示了同样的化学发光规律。

作者认为，堆垛层错的形成时由于在外延层和基体间掺杂不同所诱导的应力。

等人观察到，在氧化后，带有微量氮的外延层的高掺杂 碳化硅基体的弯曲。

发生弯曲的区域通过与同步白束 射线图像的对比，显示出高的位错相关性。

发光光谱显示发光带邻近 的特征性发射。

作者认为氧化引起间隙的贯通可作为 型夹杂物的个可能的形成机理。

前面段落所提到的模型是基于机 械变形和点缺陷贯通两种有好的记载的很坚实的堆垛层错形成机理。

由机械变形所致的堆垛层错形成在 中能观察到。

等人在 度和 度之间压缩 型 ，超过 度， 已基面伯格斯矢量为 的位错运动变形。

这些典型的位错根据反应 ，被分成开头和结尾部分的位错。

在边界部分中心，没有硅原子就有碳原子，因此并将会有不同的性质。

在 度时，边界部分平衡距离间被观察到在 纳米到 纳米之间。

在 度到 度之间，只有硅中心部分位错在他们后面观察到宏观的堆垛层错的移动。

对于边界部分的移动，激活的温度的不同显然是由于位错中心的不同结构所致。

在硅中存在的点缺陷贯通是另个堆垛层错形成机理。

在硅氧化期间，氧原子已经被观察到代替硅原子进入间隙位置，该位置上，氧原子在硅氧化物界面附近的 面紧密排列形成额外层，这个额外的 面是外在的弗兰克缺陷。

等人根据理论计算 等人根据实验结果，最近提出了个形成机理。

这些作者认为堆垛层错可以在高度 型掺杂的 中自发形成，因为晶体能降低自身的能量通过电子随着堆垛层错进入 量子阱状态方式。

等人观察在氩气 度的高掺杂 碳化硅晶体中堆垛层错带的退火。

这些层错分布在整个晶体中，并通过高清晰 被确认为双层肖克利堆垛层错。

导致形成堆垛层错的间隙贯通机理从层错结构方面考虑可以消除。

等人计算了由于电子进入量子阱状态而得到的能量增加，把其作为通过中性浓度条件的温度和氮掺杂浓度的个函数。

计算结果表明，在典型设备加工温度下掺杂浓度比三剩以十的十九次方更高的 晶体里，堆垛层错可以自发形成，这与 等人观察致。

然而，迄今为止对于是应力作用还是量子阱作用形成堆垛层错，还没有确凿的实验证据。

在这项研究中使用的样品包括通过化学气相沉积生长的大约 微米厚的 型 同质外延层。

的衬底向 削减 度。

通过 来确定自身的结构是自由的堆垛层错。

小方片被切下并对通过研磨粉研磨无论是得到的还是引入的损伤表面进行退火。

氩气气氛下的 度退火进行 分钟。

在退火和在形成的任何面没有氧化标志的保留的干净表面，样品没有受到任何明显的外部压力源。

退火后， 片沿外切方向切片并通过常规 准备技术制作成 样品。

图 在 度时退火后的堆垛层错的传统 图像。

黑色箭头标志外延层表面，白色箭头指示的是外延层和基体的界面 在没有表面损伤的退火过的样品里，发现在 微米厚的外延层横截图里，只有个或者两个堆垛层错。

图显示了个没有表面损伤的样品的常规 图像。

从右下角向左上角蔓延的暗线对应的堆垛层错呈现叠加效果。

在 纳米的层错片间平均距离，他们的密度是 微米。

对应的 微米层厚的表面结构，所有的层错在相同的距离终止。

用于故意损伤的表面层间的 层错密度远高于相应的没有损伤的层个数量级，我们可以想到大多数的层错集中在表面并且通过界面在层间移动。

传统的电子显微镜简单所述结果无法区分两种可能的形成机制压力相关的和 形层错成。

在 模型下，伴随高于 三剩以十的十九次方的载流子浓度，层错可以在整个外延层里形成部分结构。

对于应力作用形成层错，情况相当类似。

高掺氮碳化硅预计将有比低掺杂碳化硅更小的晶格参数，因为氮原子代替了碳原子而且氮原子的半径比碳原子更小。

因此，在低掺杂衬底沉积的高掺杂层的晶格应该是张紧的，以便于衬底上形成统的界面。

由于外延层 比衬底薄两个以上的数量级，所以拉伸应力场只存在于外延层，且变形也限制在外延层。

此外，要注意在拉伸状态下的层中， 应变弛豫在外延层和基体界面应该只会产生种位错失配的类型。

所有的位错应该有个在层里包含的额外半平面的边缘部分，来扩大从界面到层表。

有相反伯格斯矢量标志的位错会增加系统的能量而不是降低它。

我们通过 射线衍射试图确定由于掺杂而引起的晶格常数的改变，但是结果低于检测限。

基面 反射显示只有个明确的峰在半处 很明显。

这使得应力作用不可能形成层错。

不过，可以想到，低于 射线技术的检测限的 应变可以使层错扩张，后来我们将试图消除这种可能性。

在量子阱模式情况下，剪切方向和额外的半面的方向确实不重要，如果由于掺杂不同引起的应变能量可以忽略，那么在高掺杂层里，用相同的频率可以观察到这两个方向。

事实上，如果在结构中观察到的所有的层错是同个类型，那么最早大多数的应变自由层会通过插入或者额外材料的去除来张紧。

为了减小这种能量， 模型应该在相同的比列下产生两种类型的层错。

图 个双重堆垛层错的两个边界部分向下额外面的高分辨 图像。

伯格斯线路和矢量用圆圈和箭头标记。

由于基面倾向外延层 表面 度，所以图像左边指向结构的表面。

通过高分辨 ，对大约 种堆垛层错进行了研究。

他们所有都有包含 立方堆积顺序排列的六层的结构。

这些结构与 和 等人报道致，对应于在两相邻基面上通过部分位错的滑动形成的双层堆垛层错。

种堆垛层错的末端通过高分辨 被观察到，如图 和 所示的两个例子。

图 的 显示的是对肖克利层错的两边界部分的高分辨 图像。

图的左边对应于层的顶部，基面朝结构表面倾斜 度，堆垛层错从图的左边移动到右边。

在图 的左边，可以看见对肖克利层错个堆垛序列 。

在右边，序列变成 ，对应于个单独的肖克利层错。

这意味着图像包含个双层错边界的部分位错。

图中绘制的伯格斯线路显示该位错是伯格斯矢量为箭头所示的个肖克利层错部分。

额外的半平面和位错是朝下向衬底。

图 表明同样堆垛层错的高解析度的图像就像图 ，其还包含另个双层层错的复层。

它在图 中位于离显示的区域 纳米。

在图 中，堆垛序列由个单独的肖克利层错变为完整的 序列。

伯格斯线路表明在图 中，部分位错也是个由相同伯格斯矢量的肖克利部分层错。

伯格 斯矢量用箭头标记相应于位错边界组成的额外半平面向下延伸。

观察到的所有双层堆垛层错末端由两个位于相邻基面的边界部分。

两个部分之间的距离在 到 纳米间。

在 模型中，两部分不能太远，因为如果太远的话，单独的层错区域会变得更宽且这是不利的。

两部分不能太近，因为他们由同样的伯格斯矢量，会相互排斥。

两部分之间的距离可能取决于这之间相互竞争的因素。

图 向上的额外面的两边界部分的高分辨 图像。

伯格斯线路和矢量用圆圈和箭头标记 图 显示了另对终止在外延层 基体界面的肖克利层错的两个边界部分的高解析度 图像。

图 和 的取向和内容与图 相似。

在图 中，对肖克利层错变成了随着图 所示变成完整 堆垛序列的个单独的肖克利层错。

对于图 两部分的额外面的位置与图 的不同两个平面向下指向表面，且他们存在外延里。

这个单独的观察由于掺杂不同所引起的应力诱导作为形成层错的动力。

有人可能会问，但是，如果生长里的缺陷形成的局部应力诱导可能会有效的。

答案似乎是否定的。

研究中分析的两个双层错只有 纳米的距离，他们有不同的伯格斯矢量痕迹。

因此，导致扩张的剪应力必须在小距离下扭转这个痕迹是个极不可能的结果 。

总之，我们已经通过高解析度 分析了在重掺杂的 型 外延层里扩张堆垛层错的部分位错边界。

在外延层 基体界面的位错有相反的伯格斯矢量标记。

这不包括机械变形作为双重堆垛层错的个形成机理，只把 作为对这现象唯合理的解释。

这项工作已经得到了美国海军研究局批准。

批准号 。

附件 外文原文 复印件