Reduction of interface state density in SiC (0001) MOS structures by low-oxygen-partial-pressure annealing
我们报道了在低氧分压（low-p $_{\rm O2}$）环境中退火可以有效地降低SiC（0001）/SiO $_{\rm 2}$界面处的界面态密度（D $_{\rm IT}$），该界面态密度靠近SiC的导带边缘（E $_{\rm C}$）。通过高（1 MHz）-低方法估计的在E $_{\rm C}$ $-$ 0.2 eV处的D $_{\rm IT}$值在氧化态样品中为6.2 $\times$ 10 $^{12}$ eV $^{-1}$ cm $^{-2}$，其通过随后在O $_{\rm 2}$（0.001%）中在1500 ${}^\circ$ C退火而降低至2.4 ${\times}$ 10 $^{12}$ eV $^{-1}$ cm $^{-2}$，而没有界面氮化。尽管在纯Ar中退火在氧化物中引起漏电流，但低p $_{\rm O2}$退火（p $_{\rm O2}$ = 0.001 - 0.1%）不会降低氧化物介电性质（击穿场~ 10.4 MVcm $_{\rm O2}$）。
2019-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Carbon Ejection from a SiO2/SiC(0001) Interface by Annealing in High-Purity Ar
我们发现，在干氧化SiO2/SiC（0001）界面处形成的碳相关副产物可以被分解，并通过高纯Ar退火带出到SiO2侧。我们通过二次离子质谱法评估了SiO2中喷出的碳原子的浓度，并发现它明显取决于氧化物形成的条件（干氧化、氮化处理和磷处理）。这项工作提供了一个间接的，但明确的证据，碳副产物存在于SiO2/SiC界面，也表明，磷处理去除碳副产物，导致界面缺陷显着减少。
2017-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Annealing of High Dose P Implantation in 4H-SiC
在这项工作中，我们已经研究了晶体缺陷和掺杂激活离子注入和退火后，通过使用各种技术，包括光致发光（PL），拉曼光谱和透射电子显微镜（TEM）。本工作的目的是测试双步骤退火的有效性，以减少点缺陷的密度在退火过程中产生的P注入4 H-SiC外延层。该工作的结果证明，无论是在1650 - 1700 - 1750 °C下进行1小时等时退火的第一个，还是在1500 °C下进行4小时至14小时之间的时间的第二个，都不能恢复样品的令人满意的结晶度并实现超过1%的掺杂剂活化。
2021-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Double Step Annealing for the Recovering of Ion Implantation Defectiveness in 4H-SiC DIMOSFET
热退火对于修复DIMOSFET（双注入MOSFET）器件离子注入区的缺陷起着至关重要的作用。在这项工作中，我们已经研究了这种器件的体（Al注入）和源（P注入）区的双步骤退火的效果。我们发现，高温退火（1750°C，1小时），然后是低温退火（1500°C，4小时）是强制性的，以在器件的n型区和p型区中实现低缺陷浓度和良好的晶体质量。
2021-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of long-term defect evolution in heavy-ion irradiated 3C-SiC: Mechanism for thermal annealing and influences of spatial correlation
基于ab-inito理论和实验数据，结合分子动力学（MD）和动力学蒙特卡罗（KMC）模拟，建立了一个多尺度模拟框架，研究了重离子辐照立方碳化硅材料位移损伤的长期演化规律.模拟了重离子辐照后的等时退火过程，发现总电子的退火行为与前人的实验一致。600 K以下的两个退火阶段和900 K以上的一个阶段被确定。这些恢复阶段的机制被解释的缺陷的演变。研究了初始损伤中的空间相关性对缺陷恢复的影响，发现当损伤剂量足够高时，空间相关性对缺陷恢复的影响并不显著，这说明了平均场近似方法对重离子在SiC中损伤的长期演化的适用性。
2015-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Density functional theory calculations for investigation of atomic structures of 4H-SiC/SiO$_2$ interface after NO annealing
本文利用密度泛函理论计算提出了NO退火后4H-SiC/SiO$_2$界面各面的原子结构，发现N原子在界面积累并形成氮化物层，消除了CO键引起的间隙态，从而降低界面缺陷密度。
2022-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Thermal annealing study of swift heavy-ion irradiated zirconia
烧结样品的单斜氧化锆（α-ZrO 2）已在室温下用6.0-GeV的铅离子在电子慢化制度。X射线衍射（XRD）和显微拉曼光谱测量结果明确表明，在6.5 × 10^12 cm-2的能量密度下，发生了向“亚稳”四方相（β-ZrO 2）的转变，电子阻止本领值较大（约为32.5 MeV $μ$ m-1）。在1.0 × 10^12 cm-2的较低能量密度下，没有检测到这种相变。从β-到α-ZrO 2诱导的等温或等时热退火的回转变之后，通过XRD分析。逆相变起始温度约为500 K，在973 K时完成。从XRD测量推导出的残余四方相分数与退火温度或时间的曲线图进行了分析与一阶或二阶动力学模型。一个激活能接近1 eV的背转换过程是来自等温退火曲线，使用所谓的“横切”方法，或从等时退火曲线，使用二阶动力学定律。与EPR谱监测的离子感生顺磁中心的热恢复的相关性进行了讨论。晶粒尺寸演变和氧迁移退火后的影响也得到解决。
2006-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Density functional theory study on effect of NO annealing for SiC(0001) surface with atomic-scale steps
本研究利用密度泛函理论计算发现，NO退火在4H-SiC(0001)/SiO2界面引入氮化层，屏蔽了O原子的库仑相互作用，修复了台阶边缘反型层的不连续性，从而提高了移动电子密度并改善了器件性能。
2023-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Strain Evolution and Grain Boundary-Mediated Defect Sink Behavior in Irradiated SiC: Insights from N-PED and DFT
Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Southwest University and Technology（西南科技大学）；Helmholtz–Zentrum Dresden–Rossendorf, Institute of Ion Beam Physics and Materials Research（德累斯顿罗森多夫亥姆霍兹中心离子束物理与材料研究所）；Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；Nuclear Physics Institute of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院核物理研究所）；University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；University of Southampton（南安普顿大学）
本文利用 N-PED 和 DFT 揭示辐照 SiC 中晶界作为缺陷汇引发应变放大与贫泡区应变释放的机制，为晶界工程提升耐辐射性能提供依据。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Advanced Analytics on 3D X-ray Tomography of Irradiated Silicon Carbide Claddings
碳化硅（SiC）陶瓷基复合材料（CMC）覆层目前正被视为事故耐受燃料的主要候选材料之一。为了更好地理解SiC-SiC复合材料的性能，需要开发非破坏性评估技术来评估关键缺陷。三维（3D）X射线成像，也称为X射线计算机断层成像（CT），是一种非破坏性的、数据丰富的表征技术，可以提供表面和地下空间信息。本文讨论了使用3D X射线图像的图像处理技术检测和分析SiC-SiC缺陷的全自动工作流程的设计和实现。工作流程由四个处理模块组成，包括数据准备、空隙/裂缝检测、可视化和分析。在这项工作中，三个SiC样品（两个辐照和一个未辐照）由通用原子公司提供的研究。辐照样品以预期会诱导开裂的方式暴露，实际上，在这项工作中开发的自动化工作流程能够成功识别和表征辐照样品中的裂纹形成，同时在未辐照样品中检测到未观察到裂纹。这些结果证明了自动XCT工具的价值，以更好地了解核应用中的SiC-SiC结构中的损伤和损伤传播。
2023-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
N-VSi-related center in non-irradiated 6H SiC nanostructure
我们提出了第一个发现的空位相关的中心确定的电子自旋共振（ESR）和电检测（ED）ESR方法在未经辐照的6 H-SiC纳米结构。这种平面6 H-SiC纳米结构代表了由n型6 H-SiC（0001）晶片表面上重掺杂硼的δ势垒限制的超窄p型量子阱。通过测量δ势垒高频产生下6 H SiC纳米结构的唯一磁阻的EDESR方法似乎允许识别硅空位中心以及自旋状态S=1的三重态中心。ESR（X波段）方法揭示了相同的三重态中心，其特征在于零场分裂常数D和各向异性g因子的较大值。超精细（HF）线的ESR和EDESR光谱起源于HF与14 N核的相互作用，使我们能够将这个三重态中心的N-VSi缺陷。
2013-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density functional theory study of effect of NO annealing on electronic structure and carrier-scattering property of 4H-SiC(0001)/SiO$_2$ interface
本文利用密度泛函理论计算研究了NO退火形成的氮化层对4H-SiC/SiO₂界面电子结构与载流子散射的影响，发现氮化层可屏蔽O原子的不利库仑作用，但低面N密度导致电势涨落显著散射电子，提出应提高面N原子密度以抑制散射。
2025-07-07 cond-mat.mtrl-sci
A Table-Top Formation of Bilayer Quasi-Free-Standing Epitaxial-Graphene on SiC(0001) by Microwave Annealing in Air
我们提出了一种在SiC（0001）上制备双层准自支撑外延石墨烯（QFSEG）的方法。通过在空气中对在SiC（0001）上生长的单层外延石墨烯（EG）施加微波退火，缓冲层从SiC衬底解耦并且变成第二EG层，如通过低能电子衍射、高分辨率透射电子显微镜、拉曼散射光谱、X射线光电子能谱学和角度分辨光电子能谱学所确认的。去耦的最可能的机制是由SiC表面的氧化给出的，这与在空气中的常规退火方法中发生的情况非常相似，但是处理时间少一个数量级以上。
2017-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prolonging Carrier Lifetime in P-type 4H-SiC Epilayer by Thermal Oxidation and Hydrogen Annealing
Xiamen University（厦门大学）；Jiujiang Research Institute of Xiamen University（厦门大学九江研究院）；Xiamen Institute of Technology（厦门理工学院）
本研究通过热氧化和氢退火工艺有效延长P型4H-SiC外延层的少数载流子寿命，提升高电压SiC双极器件性能。
2024-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the analysis of stage I in the resistivity recovery of electron irradiated iron
利用Simpson & Sossin [2]和Schroeder [3]提出的扩散退火分析理论，结合Fu等人[4]最近关于电子辐照铁的迁移率的第一性原理计算，分析了Takaki等人[1]关于电子辐照铁的第一阶段电阻率恢复的实验结果。理论和实验之间的良好协议，通过最小的一组可调参数。结果表明，扩散退火方程可以成功地用于分析铁的回复实验。
2016-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of small defect clusters in ion-irradiated 3C-SiC: combined cluster dynamics modeling and experimental study
利用先进的扫描透射电子显微镜（STEM）和透射电子显微镜（TEM）研究了1 MeV氪辐照3C-SiC中的黑点缺陷和小团簇的分布。我们发现，在STEM中识别的小于1 nm的簇中有三分之二在TEM图像中不可见。对于大于1 nm的团簇，STEM和TEM结果非常匹配。已经开发了一个团簇动力学模型，揭示SiC的过程，有助于演变的缺陷团簇和验证（S）TEM结果。模拟表明，基于点缺陷（PD）生成、反应、聚类和聚类解离的既定属性的模型无法预测与STEM观察一致的黑点缺陷分布。这种失败表明，不包括在一个简单的点缺陷图片的额外的现象可能有助于辐射诱导的SiC中的缺陷簇的演变，并使用我们的模型，我们已经确定了一些这些额外的现象对簇的演变的影响。使用这些额外的现象，它是可能的，以适应参数在物理合理的范围内，产生模拟和实验测量的集群分布预测之间的协议。
2017-01-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Investigation of the SiO2-SiC interface using low energy muon spin rotation spectroscopy
使用正μ子作为以低能量注入的局部探针使得能够以纳米深度分辨率收集关于感兴趣的材料的信息（低能量μ子自旋旋转光谱（LE- $μ$ SR））。在这项工作中，我们利用LE- $μ$ SR的能力来进行SiO $_\text{2}$ -SiC界面的研究。研究了热氧化样品在一氧化氮（NO）和氩气（Ar）气氛中退火前后的变化。发现热氧化导致在靠近界面的SiC晶体和在界面本身的结构变化。已知NO环境中的退火钝化缺陷，导致界面陷阱（D $_{it}$）的密度降低; LE- $μ$ SR进一步揭示NO退火导致SiC中的高载流子浓度的薄层，取决于退火条件延伸到50 nm以上。我们还看到在热氧化之后在SiC中形成Si空位（V $_{Si}$）的迹象。NO退火后，氮占据的V $_{Si}$网站，导致D $_{it}$的减少，并在同一时间，创建一个电荷载流子丰富的区域附近的界面。通过比较的LE- $μ$ SR数据从一个已知的掺杂密度的样品，我们执行一个高分辨率的量化的自由载流子浓度的界面附近的NO退火后，并讨论观察到的近表面的变化的起源。最后，使用$μ$ SR示出了在界面下方的区域中的MOS电容器中的载流子的耗尽。NO退火的样品示出了最窄的耗尽区域，这可能是由于界面附近的D $_{it}$减小和电荷载流子富集区域。我们的研究结果表明，利用LE- $μ$ SR的许多好处，研究已无法与其他技术的半导体器件的关键区…
2022-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Morphological and electrical properties of Nickel based Ohmic contacts formed by laser annealing process on n-type 4H-SiC
本文研究了激光退火形成的SiC功率二极管镍基背面欧姆接触的形貌和电学性能。在重掺杂110 μ m4H-SiC基片机械研磨后的背面溅射了100 nm厚的Ni薄膜。然后，为了实现欧姆行为，用波长为310 nm、能量密度为4.7 J/cm 2和脉冲持续时间为160 ns的UV受激准分子激光照射金属膜。通过不同的技术手段分析样品的形态和结构特性。纳米尺度的导电原子力显微镜（C-AFM）的电分析允许相关的退火金属膜的形态与它们的局部电性能。研究了激光退火制备的接触的欧姆行为，并与标准快速热退火（RTA）工艺进行了比较。最后，将其集成到650V SiC肖特基二极管的制作中。
2019-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interaction between magnetic moments and itinerant carriers in d0 ferromagnetic SiC
阐明磁矩与巡游载流子的相互作用是自旋电子学应用的重要一步。在这里，我们研究的磁性和输运性质的d0铁磁SiC单晶植入后脉冲激光退火制备。磁矩是由碳原子的p态贡献的，但其磁圆二色性与半绝缘SiC样品中的不同。反常的霍尔效应和负的磁电阻表明了自旋序对自由载流子的影响。与退火后的注铝SiC相比，注氮SiC的铁磁性相对较弱。结果表明，d0磁矩与巡游载流子之间存在相互作用，这将有助于d0铁磁性SiC自旋电子器件的发展.
2017-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Annealing shallow Si/SiO$_2$ interface traps in electron-beam irradiated high-mobility metal-oxide-silicon transistors
电子束（e-beam）光刻通常用于制造金属氧化物硅（MOS）量子器件，但是在Si/SiO $_2$界面处产生缺陷。在这里，我们表明，形成气体退火是有效的消除浅缺陷（$\leq$ 4 meV以下的导带边缘）由电子束曝光通过测量浅电子陷阱的密度在两组高迁移率MOS场效应晶体管（MOSFET）。一组用电子束（10 keV，40 $μ$ C/cm $^2$）照射，随后在合成气体中退火，而另一组保持未暴露。低温（335 mK）传输测量表明，合成气体退火将电子束暴露样品的峰值迁移率（14，000 cm $^2$ /Vs）恢复到未暴露样品的迁移率（23，000 cm $^2$ /Vs）的两倍内。使用电子自旋共振（ESR）来测量浅陷阱的密度，我们发现，这两组设备几乎是相同的，这表明形成气体退火是足够的退火所产生的电子束曝光的浅缺陷。拟合两组设备的传输数据的渗滤过渡模型，我们提取T=0的渗滤阈值密度与我们的最低温度ESR测量的陷阱密度的定量协议。
2017-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Disentangling defect-induced ferromagnetism in SiC
我们提出了一个详细的调查与氖离子轰击SiC单晶的磁性。通过仔细测量原始和辐照SiC的磁化强度，我们将SiC的磁化强度分解为顺磁、超顺磁和铁磁贡献。铁磁性的贡献仍然远高于室温，并表现出明显的磁各向异性。我们定性地解释了作为一个内在的缺陷的聚集倾向的结果的磁性。
2014-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Effect of high temperature annealing (T > 1650°C) on the morphological and electrical properties of p-type implanted 4H-SiC layers
研究了高温退火对p型注入4 H-SiC材料电学性能的影响。在不同能量（30 - 200 keV）下进行铝（Al）的离子极化，以获得浓度为约1020 at/cm 3的300 nm厚的受体盒轮廓。注入的样品在高温（1675-1825 °C）下退火。退火样品的形态学分析显示，在1775°C下，表面粗糙度RMS仅略有增加，而在1825°C下，这种增加变得更加显著（RMS=1.2nm）。室温霍尔测量导致空穴浓度在0.65- 1.34 × 1018/cm 3的范围内，迁移率值在21-27 cm 2 V-1 s-1的量级。温度相关的电测量允许估计Al注入物质的活化能为约110 meV（对于在1675°C下的注入后退火），并且活性p型Al掺杂剂的分数在39%和56%之间。研究结果为4 H-SiC结型背栅和MOSFET的制备提供了有益的指导。
2021-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Individual Characterization of Fast-Responding Trap States at the NO-Annealed SiO$_2$/4H-SiC Interface
The University of Tokyo（东京大学）
利用频率调制原子力显微镜的能量耗散信号，在NO退火的SiO$_2$/4H-SiC界面可视化并分析了单个快速响应陷阱态，发现其与氮化相关且能级分布延伸至界面导带边缘。
2026-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Faulted loop nucleation and dopant activation in Al-implanted 4H-SiC
TU Wien（维也纳工业大学）；Silvaco Europe Ltd.（Silvaco欧洲有限公司）
本研究通过分子动力学模拟揭示，Al注入4H-SiC在高温下形成故障环降低Al激活，而低温注入可提高激活效率。
2026-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence of Femtosecond Laser-irradiated Silicon Carbide
RPTU University Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰道莱布尼茨技术大学）；Universität des Saarlandes（萨尔兰州立大学）；Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST)（卢森堡科学与技术研究所）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Institut für Oberflächen- und Schichttechnik GmbH（表面与薄膜技术研究所有限公司）
研究飞秒激光照射对碳化硅表面改性和光致发光的影响，探讨其在量子技术中的应用潜力。
2026-03-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Formation of silicon nanocrystals in silicon carbide using flash lamp annealing
在通过固相结晶在Si $_x$ C $_{1-x}$层中形成Si纳米晶体（Si NC）期间，纳米晶体SiC的非预期形成降低了少数载流子寿命，并因此降低了Si $_x$ C $_{1-x}$作为太阳能电池中的吸收层的性能。退火时间的显著减少可以抑制SiC基质的结晶，同时保持Si NC的形成。在这项研究中，我们研究了化学计量比的SiC和富Si的SiC的结晶使用常规的快速热退火（RTA）和非平衡毫秒范围闪光灯退火（FLA）。研究的Si $_x$ C $_{1-x}$薄膜是通过等离子体增强化学气相沉积法制备的，并在700 $°$ C至1100 $°$ C的温度下退火用于RTA，在34 J/cm $^2$和62 J/cm $^2$之间的闪光能量下退火用于FLA。利用GIXRD和FTIR研究了氢逸出、Si和SiC NC生长以及SiC结晶度。Si含量和退火工艺的选择都影响晶化行为。结果表明，在一定的条件下，FLA可以成功地用于在SiC基体中形成Si NC，这非常类似于通过RTA实现的SiC基体中的Si NC。样品必须具有过量的Si，并且对于Si $_{0.63}$ C $_{0.37}$和Si $_{0.77}$ C $_{0.23}$样品，闪光能量分别不应超过40 J/cm $^2$和47 J/cm $^2$。在这些条件下，FLA成功地在比RTA更少的结晶SiC中生产给定尺寸的Si NC。这一…
2020-05-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Initial stages of the graphite-SiC(0001) interface formation studied by photoelectron spectroscopy
用ARPES、高分辨XPS和LEED研究了6 H-SiC（0001）表面的石墨化随退火温度的变化。对于石墨化的初始阶段-6 root 3重建的表面-我们观察到石墨sp2键合碳的特征的σ带。π带通过与衬底的相互作用而被修改。C1 s芯能级光谱表明，该层由两种不等价的碳原子组成。在TA=1250-1300摄氏度下，在6 root 3表面顶部形成的下一层石墨（石墨烯）具有未扰动的电子结构。在较高温度下的退火导致多层石墨膜的形成。结果表明，石墨与SiC（0001）表面之间的界面的原子排列实际上是相同的6 root 3重建层。
2006-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Measurement of swelling-induced residual stress in ion implanted SiC, and its effect on micromechanical properties
离子注入技术被广泛地用作中子辐照的替代物，用于研究材料的辐射损伤。由于损伤深度小，必须使用微机械方法来提取材料特性。在这项工作中，纳米压痕已被施加到离子辐照碳化硅提取辐射诱导硬化。使用HR-EBSD，AFM溶胀测量，和一种新的微悬臂梁松弛技术加上有限元建模的残余应力进行评估。几个GPa的大的压缩残余应力被发现在辐照的材料，这有助于在纳米压痕测量中观察到的显着硬化。这些残余应力和相关硬化的起源是约束辐射膨胀的未辐照衬底。与其它易受辐照膨胀影响的材料的比较表明，在研究离子辐照损伤对力学性能的影响时，这种影响不应被忽略。这种限制也可能影响基本的辐射缺陷。这对离子注入作为中子辐照替代物的适用性具有重要意义。这些结果表明膨胀引起的残余应力在核反应堆部件中的重要性，以及对反应堆部件的结构完整性的影响。
2020-04-30 cond-mat.mtrl-sci
The M-center in 4H-SiC is a carbon self-interstitial
具有光谱指纹自发光的半导体材料的列表非常短。4 H-SiC中的M中心是一种负责电子陷阱家族的缺陷，近二十年来一直没有一个模型可以揭示其真正的重要性。使用先进的第一性原理计算和结光谱，我们证明了M的属性，包括双稳态，退火，重构动力学，和电子水平，匹配的碳自填隙。
2021-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Energetics and metastability of the silicon vacancy in cubic SiC
硅空位是立方SiC（3C-SiC）的一个重要的本征缺陷，迄今为止，人们在实验和理论上都对它进行了大量的研究。我们计算其属性使用GW近似，不受带隙问题。所获得的形成和过渡能显着偏离通常的密度泛函理论的评价，现在比较有利的实验。然后提出了一个新的分配的光致发光的主线。我们进一步进行GW计算的鞍点的反应路径。由此产生的势垒能量解释了热退火实验由于一个原始的机制介导的少数电荷配置。
2011-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Distinguishing the EH1 and S1 defects in n-type 4H-SiC by Laplace DLTS
本文报道了低能电子和快中子辐照4 H-SiC的深能级瞬态谱和拉普拉斯深能级瞬态谱研究结果。辐照引入两个缺陷，Ec-0.4eV和Ec-0.7eV。它们以前被分配到碳间隙（Ci）标记为EH 1/3和硅空位（VSi）标记为S1/2，分别为低能电子和快中子照射。这项工作演示了如何拉普拉斯DLTS可以被用来作为一个有用的工具，区分EH 1和S1缺陷。我们发现EH 1由来自Ci（h）的单一发射线组成，而S1具有来自VSi（h）和VSi（k）晶格位的两条发射线。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Nanogranular MgB2 thin films on SiC buffered Si substrates prepared by in-situ method
采用电子束连续蒸发B-Mg双层膜并原位退火的方法在SiC缓冲的Si衬底上制备了MgB 2薄膜。SiC缓冲层的应用使得最大退火温度为830 ℃。透射电子显微镜分析证实了纳米颗粒状MgB 2膜的生长和膜表面处Mg 2Si化合物的存在。薄膜厚度为150-200 nm，最大零电阻临界温度TC_0大于37 K，临界电流密度J_C在11 K时为106 A/cm ~ 2。
2005-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Processing-Dependent Near-Field Radiative Heat Transfer at Au/SiC Interfaces
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）
本研究通过热退火调控Au/SiC界面近场辐射热传输，发现退火可增强数十纳米间距处的热传输，源于等离子体表面模式耦合的增强。
2026-01-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Atmospheric pressure graphitization of SiC(0001)- A route towards wafer-size graphene layers
我们研究了在SiC（0001）衬底上外延生长的石墨烯薄膜，采用Ar气氛代替真空气氛进行退火。使用AFM和LEEM，我们观察到显着改善的表面形态和石墨烯域的大小。对单层石墨烯薄膜的霍尔测量显示，室温下载流子迁移率约为1000 cm^2/Vs，27 K下约为2000 cm^2/Vs。这里介绍的生长过程建立在技术上可行的基础上的石墨烯膜的合成。
2008-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Inter-diffusion, melting and reaction interplay in Ni/4H-SiC under excimer laser annealing
我们研究了紫外激光照射下镍层和4 H-SiC衬底之间的复杂相互作用，因为原子的相互扩散的早期阶段。文献中仍然缺乏详尽的描述。基于透射电子显微镜，能量色散谱和衍射（电子和X-射线）技术的多方法的方法已经实施了交叉相关的激光照射后的接触的最终状态的描述。他们详细说明了化学计量和晶格结构的每一个阶段形成，以及镍/硅合金的轮廓沿接触的激光能量密度范围为2.4-3.8 J/cm 2。为了在工艺条件和后工艺表征之间架起一座桥梁，在适当的多化合物配方中，通过修改的相场方法模拟了与时间相关的超快现象（激光脉冲约160 ns），如混合驱动的熔化和Ni-硅化物反应。我们发现，提高激光能量密度具有多重效应：1）在与4 H-SiC的界面处形成的硅化物层的厚度扩大; 2）反应层中的硅含量增加; 3）在最高能量密度3.8 J/cm 2下促进Ni 2Si相; 4）发生硅原子扩散到最顶部残余镍层中，其中Ni/Si比朝向接触表面增加。
2020-11-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Clustering of vacancy defects in high-purity semi-insulating SiC
用正电子寿命谱研究了半绝缘碳化硅中的本征空位缺陷。该材料显示含有（i）由4- 5个缺失原子组成的空位簇和（ii）与Si空位相关的带负电荷的缺陷。与团簇结合的总开放体积与生长态和退火态材料的电阻率相关。我们的研究结果表明，硅空位相关的复合物电补偿生长的材料，但迁移，以增加在退火过程中的集群的大小，导致电阻率的损失。
2006-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Shallow acceptor state in ZnO realized by simple irradiation and annealing route
在离子辐照和随后的空气退火的多晶ZnO材料中观察到浅受主态的激活。样品的低温光致发光（PL）光谱在3.360 eV处显示出明显的受主束缚激子（ABX）发射特征。另外两个样品，原始的和离子照射（没有退火），但是，不显示受体相关的PL发射附近的能量区域。从浅施主（对于未掺杂的ZnO，最可能的位置是间隙锌）到这种新形成的浅受主态的电子跃迁产生新的施主-受主对（DAP）发光峰~3.229 eV。ABX和DAP峰能量位置证实受体是N相关的。受体激子结合能估计为180 +/-15 meV，这与先前的报道一致。在没有任何氮原子源的情况下，浅受主的激活只能通过退火过程中氮分子在样品内部的扩散来实现。N2分子被困在通过离子辐照和随后的退火并入的体缺陷位点处。X射线衍射（XRD）和拉曼光谱（RS）的研究已被用来探测ZnO样品的缺陷性质的变化。已经检测到辐射诱导的增加的无序（通过XRD和RS两者），其通过在300 oC下退火而被部分去除/改性。同时激活分子氮受体在故意缺陷氧化锌是这项工作的关键发现。本文的结果提供了一种简单但可控的在ZnO中产生浅受主态的方法。如果通过适当选择离子、其能量和注量以及退火温度来优化，则该方法可以引发使用ZnO外延薄膜或纳米线制造器件的进一步范围。
2016-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Impact of the NO annealing duration on the SiO2/4H-SiC interface properties in lateral MOSFETs: the energetic profile of the near-interface-oxide traps
本文通过TCAD能带仿真和横向MOSFET强反型电学测试，研究NO退火时间对SiO2/4H-SiC近界面氧化物陷阱能量分布及电荷俘获的影响。
2024-10-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Copper Doped Zinc Oxide Nanocrystalline Thin Film: Growth, Characterization, Effect of annealing on Photocatalytic activity and electrical properties of irradiated film
金属氧化物作为光催化剂的性能检测问题正受到国际上的广泛关注。所研究的氧化锌被认为是最常用的半导体之一，由于其直接带隙为3.37 eV，在室温下具有60 meV的大激子结合能。实施铜掺杂的氧化锌的特征配方以获得改进的吸附动力学和氧化锌光催化剂的光催化活性，其能够发展氧化锌纳米颗粒的估计光致发光（PL）光谱，以探索铜掺杂和退火温度对其光学性质的影响。使用溶胶-凝胶旋涂技术，在硼硅酸盐衬底上沉积氧化锌和铜掺杂的氧化锌薄膜，并将所有膜在500 ℃下退火5小时。用分光光度计在300- 800 nm波长范围内研究了薄膜的光学性质，并对氧化锌薄膜的结构进行了研究和报道，还研究了铜的掺杂浓度对薄膜光学性质的影响。以孔雀石绿（MG）为模型有机污染物，考察了纯氧化锌和铜掺杂氧化锌的光催化性能。主要地，这些膜在可见光区域中表现出良好的透明性。观察到当掺杂浓度增加时，透射率也增加。照射不同时间。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Incorporation and control of defects with quantum functionality during sublimation growth of cubic silicon carbide
基于超导体的量子计算的主要缺点是工作温度需要液氦冷却。克服量子技术这一障碍的一种有希望的方法是基于半导体中的深能级缺陷，金刚石中的氮空位（NV）中心是最突出的例子。不幸的是，足够质量的金刚石是稀缺的，这促使人们努力在碳化硅（SiC）中找到类似的缺陷。到目前为止，许多报道集中在辐照3C-SiC和生长材料中的点缺陷的研究。然而，所调查的缺陷或多或少是两者巧合的产物。虽然在辐照材料中，故意产生特定缺陷是相当具有挑战性的，但在采购材料中，缺陷实际上更多是生长和工艺条件的无意副产品。本工作提出了一种新的途径：通过外延升华生长的方法在3C-SiC中引入和控制深能级缺陷。在近红外中观察到的缺陷在175 K/200 K范围内显示出明亮的发光，并且在高达300 K的温度下仍然是可激发的。这可以使工作温度高于低温极限。所有检测到的缺陷的联合起源被分配到碳空位。
2019-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Study of the V$_2^0$ state in neutron-irradiated silicon using photon-absorption measurements
本文通过光子吸收测量研究了中子辐照n型硅中的中性双空位V$_2^0$态，用Breit-Wigner线型拟合辐照引起的吸收谱，发现210°C退火使其强度减半，而峰位和宽度在meV水平上不随剂量和退火变化。
2023-05-11 cond-mat.mtrl-sci hep-ex
Accelerated atomistic simulation study on the stability and mobility of carbon tri-interstitial cluster in cubic SiC
采用动力学活化弛豫技术结合经验势和基于从头算的爬像轻推弹性带方法，对立方SiC中最稳定的碳三间隙团簇的迁移和旋转路径进行了广泛的研究.我们的研究揭示了最稳定的集群迁移，旋转和解离的最低能量障碍的路径。基于计算的跃迁势垒，讨论了最稳定团簇的动力学性质，包括它的迁移率、不同温度下的旋转行为以及对高温退火的稳定性。除了基本的见解，我们的研究提供了一种方法，用于调查技术上重要的材料中的其他扩展缺陷。
2016-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling microstructural damage for leakage current degradation in SiC Schottky diode after heavy ions irradiation under 200 V
该研究利用高分辨率TEM表征重离子辐照下SiC肖特基二极管的微观损伤，发现界面熔融导致非晶化和原子混合，从而引起漏电流永久增加，揭示了SELC机制。
2024-03-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermal Recovery Mechanisms of UO2 Lattices
实验组研究了辐照过的二氧化铀晶格的热恢复，并根据激活能等间接观测结果估算了与各恢复阶段有关的缺陷。本文采用原子模拟方法研究了中子和α粒子辐照二氧化铀晶格的热恢复机制。等时和等温退火已被施加到辐照样品。按照与实验组相同的步骤，用分子动力学模拟计算了活化能，并与经验数据进行了比较，结果显示出良好的一致性。利用分子动力学模拟和密度泛函理论计算了阻挡型缺陷的迁移能垒和恢复能。然而，与大多数实验组的预测不同，它表明中子和α粒子辐照的晶体结构不热恢复出于同样的原因。中子辐照二氧化铀晶体的三个恢复阶段都是由氧缺陷引起的，而α粒子辐照二氧化铀晶体的三个恢复阶段分别是由氧-铀、铀和铀间隙缺陷引起的。最后，辐照晶体的热回复的原因和主要驱动力是阻碍型缺陷，它导致所有其他类型的缺陷在每个晶格回复阶段中自行回复。
2016-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic mechanism of graphene growth on SiC substrate: Large-scale molecular dynamics simulation based on a new charge-transfer bond-order type potential
碳化硅的热分解是制备石墨烯的一种有前途的方法。然而，石墨烯的原子生长机制仍然不清楚。本文介绍了一种新的电荷转移原子间相互作用势的发展。具有各种各样的特征的碳键可以通过所提出的矢量化键级项来再现。大规模的热分解模拟使我们能够观察到多环碳结构的连续生长过程。退火模拟揭示了多环碳结构转变为仅涉及6元环的平坦石墨烯的原子过程。此外，发现碳化硅衬底的表面原子增强了均匀石墨烯的形成。
2018-02-22 cond-mat.mtrl-sci
The influence of implantation conditions on dopant activation in Al-implanted 4H-SiC: A MD study applying an Al potential fitted to DFT barriers
CDL for Multi-Scale Process Modeling of Semiconductor Devices and Sensors, at the Institute for Microelectronics, TU Wien（维也纳工业大学微电子研究所多尺度半导体器件与传感器工艺建模中心）；Silvaco Europe Ltd.（Silvaco欧洲有限公司）
研究通过分子动力学模拟揭示了掺杂温度和剂量对4H-SiC中Al掺杂激活的影响，发现高温抑制了弗伦克尔对的生成，但高剂量下退火呈现非单调行为，揭示了掺杂剂溶解极限下的两种不同机制。
2026-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Thermal recovery of colour centres induced in cubic yttria-stabilized zirconia by charged particle irradiations
我们用电子顺磁共振研究了快电子和重离子辐照立方氧化钇稳定氧化锆引起的色心热退火。用1或2 MeV电子和200 MeV 127 I或200 MeV 197 Au离子辐照单晶。电子束和离子束产生相同的色心：即i）类F+色心，ii）所谓的T-色心（在三角形氧局部环境中的Zr 3+），以及iii）空穴中心。等时退火温度高达973 K。在不同温度下对用2-MeV电子辐照的样品进行等温退火。顺磁中心的稳定性增加与注量和TCR处理在1373 K真空下照射前。两个不同的恢复过程中观察到的能量密度和/或热处理。单阶段I型过程中发生的F+样中心在低能量密度在收到的样品，并可能与电子空穴复合。T-中心也退火根据一个单阶段的过程，无论通量。退火曲线允许一个获得激活能恢复。两个阶段的II型过程中观察到的F+样中心在收到的样品，在较高的能量密度，或在减少的样品。这些中心首先在低于550 K的第一阶段中退火，如在I型中，然后在高于550 K的第二阶段中转变成新的顺磁性中心。提出了一个简单的动力学模型。在约1000 K下实现完全色心漂白。
2006-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Growth of monolayer graphene on 8deg off-axis 4H-SiC (000-1) substrates with application to quantum transport devices
使用高温退火条件，其中石墨帽覆盖8度离轴4 H-SiC样品的C面，已经生长了大且均匀的单个外延石墨烯层。拉曼光谱显示这些单层石墨烯片的几乎独立的特征的证据，这是由磁输运测量证实。我们发现一个温和的p型掺杂，高载流子迁移率和半整数量子霍尔效应典型的高品质石墨烯样品。这为石墨烯与构成当今SiC行业标准的晶圆上的SiC器件的完全兼容集成开辟了道路。
2010-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced magnetism in SiC: Interplay between ferromagnetism and paramagnetism
缺陷感生铁磁性引发了大量的研究和争议。主要的问题是，感应铁磁信号是如此之弱，它可以充分占痕量污染。为了解决这一问题，我们研究了SiC的磁性能的变化后，中子辐照通量覆盖四个数量级。一个大的顺磁分量已被诱导和规模与缺陷浓度，这可以很好地解释了非耦合双空位。然而，铁磁贡献仍然很弱，并且仅出现在中子的低注量范围内或退火处理后。第一性原理计算暗示了缺陷浓度的相互排斥作用：缺陷以磁相互作用为代价有利于自旋极化。结合实验和第一性原理计算结果，缺陷诱导的铁磁性可以理解为一个局部效应，不能按比例放大的体积。因此，我们的调查回答了长期存在的问题，为什么缺陷引起的铁磁信号很弱。
2015-11-10 cond-mat.mtrl-sci
New insight into quantifying vacancy distribution in self-ion irradiated tungsten: a combined experimental and computational study
本文提出基于正电子湮灭谱学结合密度泛函理论与模拟退火算法的新方法，定量提取钨中自离子辐照诱导的空位团簇浓度分布，揭示了高温辐照下透射电镜不可见的高浓度小空位团簇，并证实需引入氧-空位复合体以准确复现实验数据。
2024-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Study of ion beam induced mixing in nano-layered Si/C multilayer structures
利用掠入射X射线衍射（GIXRD）和拉曼光谱技术研究了Si/C多层膜结构中离子束诱导原子混合和后续热处理的效应。采用电子束蒸发法在超高真空（UHV）环境下制备了[Si（3.0 nm）/C（2.5 nm）] x10/Si多层膜。使用原位石英晶体振荡器测量层厚度。用能量为40 keV的Ar~+离子以5E~（16）ions/cm~2（低注量）和1E~（17）ions/cm~2（高注量）辐照多层膜，并在773 K下退火1 h。GIXRD和Raman光谱结果揭示了多层结构中不同相SiC的形成。在纳米结构的界面处的沉积诱导反应和随后的低能量密度的室温Ar离子辐照导致六方SiC相的形成。高注量Ar+离子辐照和随后在773 K下退火1 h导致了α-SiC相的析出。
2006-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Influence of irradiation on defect spin coherence in silicon carbide
碳化硅（SiC）中的辐照诱导晶格缺陷已经超过了其以前的声誉，纯粹是性能抑制。由于其显著的量子特性，如长的室温自旋相干性和降尺度到单光子源水平的可能性，它们已被证明是众多量子信息应用的有希望的候选者。任何量子系统最关键的参数之一是它的量子相干性能保持多久。利用脉冲光探测磁共振（ODMR）技术，研究了中子、电子和质子辐照4 H-SiC中硅空位的自旋-晶格弛豫时间（$T_1$）和自旋相干时间（$T_2$）。我们还研究了辐照能量和样品退火的效果。我们建立了对所有类型的照射的$T_1$时间的鲁棒性，并揭示了发射体密度的$T_2$时间的通用缩放。我们的研究结果可用于优化特定任务中SiC中硅空位量子比特的相干特性。
2019-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Formation of carbon interstitial-related defect levels by thermal injection of carbon into $n$-type 4$H$-SiC
4 $H$中点缺陷的电学性质已被广泛研究，但与碳材料（C $_{i}$）相关的电学性质至今仍令人惊讶地难以捉摸。实际上，当通过离子辐照或注入引入时，通过深能级瞬态谱（DLTS）观察到的与C $_{i}$相关的特征倾向于与其他主要缺陷的特征重叠，使得难以直接识别C $_{i}$相关的能级。最近的文献已经建议分配所谓的M中心，经常发现在辐照4 H-SiC，在不同的配置中的C $_{i}$缺陷的电荷状态转换。在本工作中，我们采用热退火的方法在150 μm厚的低掺杂n型4 $H$ -SiC外延层中引入过量的碳，并在样品表面上热解碳帽作为碳源。由于该层最初表现出低浓度的碳空位（[V $_{C}$ ] = 10 $^{11}$ cm $^{-3}$），这使我们能够研究完全V $_{C}$湮灭的情况，以及由于过量碳而形成的缺陷，即碳空位C $_{i}$及其高阶复合物。我们报告了C注射后出现的几个新水平，可能与C $_{i}$相关。它们的性质与M中心的性质不同，这表明检测到的水平具有不同的结构特征。这表明存在多种C $_{i}$相关缺陷。该研究还将有助于对碳注入过程中V $_{C}$湮灭的微观过程产生新的见解。
2021-11-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mechanical behavior of ion-irradiated ODS RAF steels strengthened with different types of refractory oxides
本文研究了Y2O3、Al2O3和ZrO2三种难熔氧化物强化的ODS钢在Ar离子辐照下的结构与力学行为，发现强化氧化物类型与辐照损伤响应密切相关，并提出了改性层中的主导机制。
2023-04-17 cond-mat.mtrl-sci
