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index 73c0e25..54fa38e 100644 (file)
@@ -81,23 +81,23 @@ However, even for GaN based diodes SiC turns out to be of great importance since
 As such, SiC will continue to play a major role in the production of future super-bright visible emitters.
 Especially substrates of the 3C polytype promise good quality, single crystalline GaN films~\cite{takeuchi91,yamamoto04,ito04,haeberlen10}.
 
-The focus of SiC based applications, however, is in the area of solid state electronics experiencing revolutionary performance improvements enabled by its capabilities.
-These devices include ultraviolet (UV) detectors, high power radio frequency (RF) amplifiers, rectifiers and switching transistors as well as microelectromechanical system (MEMS) applications.
+The focus of SiC based applications, however, is in the area of solid state electronics experiencing revolutionary performance improvements enabled by its capabilities~\cite{wesch96,morkoc94,casady96,capano97,pensl93,park98,edgar92}.
+These devices include ultraviolet (UV) detectors~\cite{brown93,yan04}, high power radio frequency (RF) amplifiers, rectifiers and switching transistors~\cite{pribble02,baliga96,weitzel96,zhu08,bhatnagar92,bhatnagar93,ryu01} as well as microelectromechanical system (MEMS) applications~\cite{sarro00}.
 For UV detectors the wide band gap is useful for realizing low photodiode dark currents as well as sensors that are blind to undesired near-infrared wavelengths produced by heat and solar radiation.
 These photodiodes serve as excellent sensors applicable in the monitoring and control of turbine engine combustion.
 The low dark currents enable the use in X-ray, heavy ion and neutron detection in nuclear reactor monitoring and enhanced scientific studies of high-energy particle collisions as well as cosmic radiation.
 The low neutron capture cross section and radiation hardness favors its use in detector applications.
 The high breakdown field and carrier saturation velocity coupled with the high thermal conductivity allow SiC RF transistors to handle much higher power densities and frequencies in stable operation at high temperatures.
 Smaller transistor sizes and less cooling requirements lead to a reduced overall size and cost of these systems.
-For instance, SiC based solid state transmitters hold great promise for High Definition Television (HDTV) broadcast stations abandoning the reliance on tube-based technology for high-power transmitters significantly reducing the size of such transmitters and long-term maintenance costs.
+For instance, SiC based solid state transmitters hold great promise for High Definition Television (HDTV) broadcast stations~\cite{temcamani01,pribble02} abandoning the reliance on tube-based technology for high-power transmitters significantly reducing the size of such transmitters and long-term maintenance costs.
 The high breakdown field of SiC compared to Si allows the blocking voltage region of a device to be designed roughly 10 times thinner and 10 times heavier doped, resulting in a decrease of the blocking region resistance by a factor of 100 and a much faster switching behavior.
 Thus, rectifier diodes and switching transistors with higher switching frequencies and much greater efficiencies can be realized and exploited in highly efficient power converters.
 Therefor, SiC constitutes a promising candidate to become the key technology towards an extensive development and use of regenerative energies and electromobility.
 Beside the mentioned electrical capabilities the mechanical stability, which is almost as hard as diamond, and chemical inertness almost suggest SiC to be used in MEMS designs.
 
-Among the different polytypes of SiC, the cubic phase shows a high electron mobility and the highest break down field as well as saturation drift velocity.
+Among the different polytypes of SiC, the cubic phase shows a high electron mobility and the highest break down field as well as saturation drift velocity~\cite{neudeck95,wesch96}.
 In contrast to its hexagonal counterparts 3C-SiC exhibits isotropic mechanical and electronic properties.
-Additionally the smaller band gap is expected to be favorable concerning the interface state density in MOSFET devices fabricated on 3C-SiC.
+Additionally the smaller band gap is expected to be favorable concerning the interface state density in MOSFET devices fabricated on 3C-SiC~\cite{pensl00}.
 Thus the cubic phase is most effective for highly efficient high-performance electronic devices.
 \begin{figure}[t]
 \begin{center}
@@ -157,7 +157,10 @@ The porous material constitutes a severe source of contamination, e.g. with the
 Since the vapor pressure of Si is much higher than that of C, a careful manipulation of the Si vapor content above the seed crystal is required.
 Additionally, to preserve epitaxial growth conditions, graphitization of the seed crystal has to be avoided.
 Avoiding defects constitutes a major difficulty.
-These defects include growth spirals (stepped screw dislocations), subgrain boundaries and twins as well as micropipes (micron sized voids extending along the c axis of the crystal) and 3C inclusions at the seed crystal in hexagonal growth systems.
+These defects include growth spirals (stepped screw dislocations), subgrain boundaries and twins as well as micropipes (micron sized voids extending along the
+%c axis of the crystal)
+core of screw dislocations)~\cite{frank51,heindl97}
+and 3C inclusions at the seed crystal in hexagonal growth systems.
 Micropipe-free growth of 6H-SiC has been realized by a reduction of the temperature gradient in the sublimation furnace resulting in near-equilibrium growth conditions in order to avoid stresses, which is, however, accompanied by a reduction of the growth rate~\cite{schulze98}.
 Further efforts have to be expended to find relations between the growth parameters, the kind of polytype and the occurrence and concentration of defects, which are of fundamental interest and might help to improve the purity of the bulk materials.
 
@@ -182,6 +185,10 @@ Next to surface morphology defects such as pits and islands, the main defects in
 APB defects, which constitute the primary residual defects in thick layers, are formed near surface terraces that differ in a single-atom-height step resulting in domains of SiC separated by a boundary, which consists of either Si-Si or C-C bonds due to missing or disturbed sublattice information~\cite{desjardins96,kitabatake97}.
 However, the number of such defects can be reduced by off-axis growth on a Si \hkl(0 0 1) substrate miscut towards \hkl[1 1 0] by \unit[2]{$^{\circ}$}-\unit[4]{$^{\circ}$}~\cite{shibahara86,powell87_2}.
 This results in the thermodynamically favored growth of a single phase due to the uni-directional contraction of Si-C-Si bond chains perpendicular to the terrace steps edges during carbonization and the fast growth parallel to the terrace edges during growth under Si rich conditions~\cite{kitabatake97}.
+% more up2date paper
+A reduction of the SF in addition to the APB defects was recently achieved by growing 3C-SiC on undulant Si~\cite{nagasawa06}, i.e.\ a Si \hkl(0 0 1) substrate covered with continuous slopes oriented in the \hkl[1 1 0] and \hkl[-1 -1 0] directions.
+In this way, APB defects are eliminated by a mechanism similar to that in the off-axis growth process while, at the same time, SFs are aligned in the \hkl(1 1 1) or \hkl(-1 -1 1) planes and, thus, terminate as they connect with each other during the growth process.
+%
 By MBE, lower process temperatures than these typically employed in CVD have been realized~\cite{hatayama95,henke95,fuyuki97,takaoka98}, which is essential for limiting thermal stresses and to avoid resulting substrate bending, a key issue in obtaining large area 3C-SiC surfaces.
 In summary, the almost universal use of Si has allowed significant progress in the understanding of heteroepitaxial growth of SiC on Si.
 However, mismatches in the thermal expansion coefficient and the lattice parameter cause a considerably high concentration of various defects, which is responsible for structural and electrical qualities that are not yet satisfactory.
@@ -268,9 +275,11 @@ In another study~\cite{serre95} high dose C implantations were performed at room
 Implantations at room temperature lead to the formation of a buried amorphous carbide layer in addition to a thin C-rich film at the surface, which is attributed to the migration of C atoms towards the surface.
 In contrast, implantations at elevated temperatures result in the exclusive formation of a buried layer consisting of 3C-SiC precipitates epitaxially aligned to the Si host, which obviously is more favorable than the C migration towards the surface.
 Annealing at temperatures up to \unit[1150]{$^{\circ}$C} does not alter the C profile.
-Instead defect annihilation is observed and the C-rich surface layer of the room temperature implant turns into a layer consisting of SiC precipitates, which, however, are not aligned with the Si matrix indicating a mechanism different to the one of the direct formation for the high-temperature implantation.
+Instead, defect annihilation is observed and the C-rich surface layer of the room temperature implant turns into a layer consisting of SiC precipitates, which, however, are not aligned with the Si matrix indicating a mechanism different to the one of the direct formation for the high-temperature implantation.
 
-Based on these findings and extensive TEM investigations, a recipe was developed to form buried layers of single-crystalline SiC featuring an improved interface and crystallinity~\cite{lindner99,lindner01,lindner02}.
+Based on these findings%
+% and extensive TEM investigations
+, a recipe was developed to form buried layers of single-crystalline SiC featuring an improved interface and crystallinity~\cite{lindner99,lindner01,lindner02}.
 Therefore, the dose must not exceed the stoichiometry dose, i.e.\ the dose corresponding to \unit[50]{at.\%} C concentration at the implantation peak.
 Otherwise clusters of C are formed, which cannot be dissolved during post-implantation annealing at moderate temperatures below the Si melting point~\cite{lindner96,calcagno96}.
 Annealing should be performed for \unit[5--10]{h} at \unit[1250]{$^{\circ}$C} to enable the redistribution from the as-implanted Gaussian into a box-like C depth profile~\cite{lindner95}.