zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-723Research ArticleСтатьиОптические характеристики собственных дефектов 4H-SiC, облученного 10-МэВ электронами с последующим отжигомOptical characterization of native defects in 4H-SiC irradiated by 10 MeV electrons with subsequent annealingZhangY.ZhangY.

Тайюань, Шаньси 030024.

Taiyuan, Shanxi 030024.

WangK.WangK.

Тайюань, Шаньси 030024.

Taiyuan, Shanxi 030024.

wangkaiyue8@163.comWangH.WangH.

Тайюань, Шаньси 030024.

Taiyuan, Shanxi 030024.

TianY.TianY.

Тайюань, Шаньси 030024.

Taiyuan, Shanxi 030024.

WangY.WangY.

Тайюань, Шаньси 030024.

Taiyuan, Shanxi 030024.

LiJ.LiJ.

Тайюань, Шаньси 030024.

Taiyuan, Shanxi 030024.

lijunlin9726@163.comChaiY.ChaiY.

Тайюань, Шаньси 030024.

Taiyuan, Shanxi 030024.

Школа материаловедения и инженерии Тайюаньского университета науки и технологийSchool of Materials Science and Engineering at Taiyuan University of Science and TechnologyШкола материаловедения и инженерии Тайюаньского университета науки и технологий; Инженерный профессиональный колледж ШаньсиSchool of Materials Science and Engineering at Taiyuan University of Science and Technology; Shanxi Engineering Vocational CollegeВторой научно-исследовательский институт Китайской группы электронных технологийThe Second Research Institute of China Electronic Technology Group202027112020876891896Copyright © Zhang Y., Wang K., Wang H., Tian Y., Wang Y., Li J., Chai Y., 20202020Zhang Y., Wang K., Wang H., Tian Y., Wang Y., Li J., Chai Y.Zhang Y., Wang K., Wang H., Tian Y., Wang Y., Li J., Chai Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/723

Для исследования дефектов кристаллов 4H-SiC использована низкотемпературная фотолюминесценция после облучения высокоэнергетическими электронами. Изучены характеристики отжига и зависимость температуры детектирования от доз облучения. Результаты показывают, что в облученном электронами кристалле 4H-SiC доминирует эмиссия, связанная с дефектами углеродная антиструктура—вакансия (VCCSi)+. С повышением температуры детектирования излучение уменьшается и сдвигается в красную область, а полная ширина на полувысоте увеличивается, что связано с повышением концентрации носителей в результате термической активации при высокой температуре. Интенсивность излучения максимальна при Дозе облучения 7.9 × 1018 эл/см2, затем она уменьшается. Это свидетельствует о повреждении решетки, вызванном длительным высокоэнергетическим облучением, что уменьшает интенсивность радиационного дефекта в спектре.

Low-temperature photoluminescence was employed to investigate the defects of 4H-SiC crystals after high-energy electron irradiation, and the annealing characteristics and dependence of the detecting temperature and irradiation doses were investigated. Results showed that the emission, associated with carbon antisite-vacancy (VCCSi)+ defects was dominant in the electron-irradiated 4H-SiC crystal. With increase in detecting temperature, the emission decreased demonstrating red-shifted, and the full width at halfmaximum broadened, which was attributed to the increase in the concentration of carriers arising from thermal activation at high temperature. The emission intensity was the highest value at an irradiation dose of 7.9×1018 e/cm2, and then began to decrease. This revealed the lattice damage caused by long-term high-energy irradiation, which reduced the intensity of the defect radiation in the spectrum.

карбид кремнияфотолюминесценциярадиационный дефектэлектронное облучениеsilicon carbidephotoluminescencedefect radiationelectron irradiationThis study was funded by Fund Program for the Scientific Activities of Selected Returned Overseas Professionals in Shanxi Province (No. 20200024), Research Project Supported by Shanxi Scholarship Council of China (No. 2020-129), Shanxi Postgraduate Innovation Project (No. 2020SY413, 2020BY107), and the Key Research and Development Projects of Shanxi Province (No. 201803D121027).ReferencesY. Zhou, H. Hyuga, D. Kusano, Y. Yoshizawa, T. Ohji, K. Hirao, J. Asian Ceram. Soc., 3, 221-229 (2015).Y. Zhou, H. Hyuga, D. Kusano, Y. Yoshizawa, T. Ohji, K. Hirao, J. Asian Ceram. Soc., 3, 221-229 (2015).Z. Huang, X. Zhang, T. Wang, G. Liu, H. Shao, Y. Wan, G. Qiao, Surf. Coat. Technol., 335, 198-204 (2018).Z. Huang, X. Zhang, T. Wang, G. Liu, H. Shao, Y. Wan, G. Qiao, Surf. Coat. Technol., 335, 198-204 (2018).A. Gali, J. Mater. Res., 27, 897-909 (2012).A. Gali, J. Mater. Res., 27, 897-909 (2012).W. F. Koehl, B. B. Buckley, F. J. Heremans, G. Calusine, D. D. Awschalow, Nature, 479, 84-87 (2011).W. F. Koehl, B. B. Buckley, F. J. Heremans, G. Calusine, D. D. Awschalow, Nature, 479, 84-87 (2011).A. Ellison, B. Magnusson, N. T. Son, L. Storasta, E. Janzen,Mater. Sci. Forum, 433-436, 33-38 (2003).A. Ellison, B. Magnusson, N. T. Son, L. Storasta, E. Janzen,Mater. Sci. Forum, 433-436, 33-38 (2003).St. G. Muller, M. F. Brady, W. H. Brixius, R. C. Glass, H. Mc D. Hobgood, J. R. Jenny, R. T. Leonard, D. P. Malta, A. R. Powell, V. F. Tsvetkov, S. T. Allen, J. W. Palmour, C. H. Carter, Jr., Mater. Sci. Forum, 433-436, 39-44 (2003).St. G. Muller, M. F. Brady, W. H. Brixius, R. C. Glass, H. Mc D. Hobgood, J. R. Jenny, R. T. Leonard, D. P. Malta, A. R. Powell, V. F. Tsvetkov, S. T. Allen, J. W. Palmour, C. H. Carter, Jr., Mater. Sci. Forum, 433-436, 39-44 (2003).J. W. Steeds, F. Carosella, A. G. Evans, M. M. Ismail, L. R. Danks, W. Voegeli, Mater. Sci. Forum, 353-356, 381-384 (2001).J. W. Steeds, F. Carosella, A. G. Evans, M. M. Ismail, L. R. Danks, W. Voegeli, Mater. Sci. Forum, 353-356, 381-384 (2001).N. T. Son, P. N. Hai, E. Janzen, Phys. Rev. B, 63, 201201(R) (2011).N. T. Son, P. N. Hai, E. Janzen, Phys. Rev. B, 63, 201201(R) (2011).A. Mattausch, M. Bockstedte, O. Pankratov, J. W. Steeds, S. Furkert, J. M. Hayes, W. Sullivan, N. G. Wright, Phys. Rev. B, 73, 161201(R) (2006)A. Mattausch, M. Bockstedte, O. Pankratov, J. W. Steeds, S. Furkert, J. M. Hayes, W. Sullivan, N. G. Wright, Phys. Rev. B, 73, 161201(R) (2006)S. Nakashima, H. Harima, Phys. Status Solidi (a), 162, 39-64 (1997).S. Nakashima, H. Harima, Phys. Status Solidi (a), 162, 39-64 (1997).J. Steeds, K. Wang, Z. Li, Diamond Relat. Mater., 23, 154-156 (2012).J. Steeds, K. Wang, Z. Li, Diamond Relat. Mater., 23, 154-156 (2012).H. Wang, F. D. Medina, D. D. Liu, Y. Zhous, J. Phys.: Condens. Matter, 6, 5373-5386 (1994).H. Wang, F. D. Medina, D. D. Liu, Y. Zhous, J. Phys.: Condens. Matter, 6, 5373-5386 (1994).J. Garcia Sole, L. E. Bausa, D. Jaque, An Introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic Solids, Wiley, New York (2005).J. Garcia Sole, L. E. Bausa, D. Jaque, An Introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic Solids, Wiley, New York (2005).M. Marco, M. Marianna, C. R. Pier, A. Alberto, J. Phys.: Condens. Matter, 24 135401 (2012).M. Marco, M. Marianna, C. R. Pier, A. Alberto, J. Phys.: Condens. Matter, 24 135401 (2012).R. C. Powell, Physics of Solid State Laser Materials, Springer Verlag, New York (1998).R. C. Powell, Physics of Solid State Laser Materials, Springer Verlag, New York (1998).J. W. Steeds, W. Sullivan, S. A. Furkert, G. A. Evans, Phys. Rev. B, 77, 195203 (2008).J. W. Steeds, W. Sullivan, S. A. Furkert, G. A. Evans, Phys. Rev. B, 77, 195203 (2008).J. W. Steeds, Phys. Rev. B, 80, 245202 (2009).J. W. Steeds, Phys. Rev. B, 80, 245202 (2009).S. Castelletto, B. C. Johnson, V. Ivady, N. Stavrias, T. Umeda, A. Gali, T. Ohshima, Nature Mater., 13, 151-156 (2014).S. Castelletto, B. C. Johnson, V. Ivady, N. Stavrias, T. Umeda, A. Gali, T. Ohshima, Nature Mater., 13, 151-156 (2014).H. Iuni, H. Mori, H. Fujita, Philos. Mag. B, 61, 107-124 (1990).H. Iuni, H. Mori, H. Fujita, Philos. Mag. B, 61, 107-124 (1990).M. V. B. Pinheiro, E. Rauls, U. Gerstman, S. Greulich-Weber, H. Overhof, J.-M. Spacth, Phys. Rev. B, 70, 245204 (2004).M. V. B. Pinheiro, E. Rauls, U. Gerstman, S. Greulich-Weber, H. Overhof, J.-M. Spacth, Phys. Rev. B, 70, 245204 (2004).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.