基于蒙特卡罗方法的4H-SiC(0001)面聚并台阶形貌演化机理

摘要

针对SiC外延生长中微观原子动力学过程,建立了一个三维蒙特卡罗模型来研究偏向[1i00]或[11(2)0]方向4H-SiC(0001)邻晶面上台阶形貌演化过程,并且利用Burton-Cabera-Frank理论分析了其形成机理.在蒙特卡罗模型中,首先建立了一个计算4H-SiC晶体生长过程的品格网格,用来确定Si原子和C原子晶格坐标以及联系它们之间的化学键;其次,考虑了原子在台阶面上的吸附、扩散,原子在台阶边上的附着、分离以及传输等过程;最后,为了更加详细地捕捉微观原子在晶体表面的动力学过程信息,该模型把Si原子和C原子分别对待,同时还考虑了能量势垒对吸附原子影响.模拟结果表明:在偏向[1100]方向的4H-SiC(0001)邻晶面,有一个晶胞高度的聚并台阶形貌形成,而对于偏向[11(2)0]方向的邻晶面,出现了半个晶胞高度的聚并台阶形貌,该模拟结果与实验中观察到的结果相符合.最后,利用Burton-Cabera-Frank理论对聚并台阶形貌演化机理进行了讨论.