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Analisi morfologica di difetti su carburo di silicio per applicazioni su dispositivi elettronici

Informazioni tesi

  Autore: Francesca Perissinotti
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2002-03
  Università: Università degli Studi di Torino
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Scienza dei Materiali
  Relatore: Giuseppina Rinaudo
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 120

Questa tesi si propone di studiare i difetti presenti sui substrati di carburo di silicio e la loro possibile origine. Mediante adeguate tecniche di caratterizzazione di tipo ottico (Microscopio ottico, AFM, Raman, Fotoluminescenza) ed elettronico (C-V, I-V) sono state determinate le peculiari caratteristiche morfologiche e strutturali delle singole tipologie di difetti in campioni di 4H-SiC bulk ed epitassiale; queste sono state confrontate con quanto riscontrato in letteratura e con i modelli teorici sulla struttura cristallina allo scopo di determinare i fattori che potrebbero migliorare la qualità del materiale prodotto. Nella tesi vengono discusse preliminarmente le caratteristiche del materiale e dei processi di produzione (capitoli 1 e 2), per illustrare rispettivamente l’interesse per le applicazioni del SiC e le strategie adottate per migliorare il prodotto ai fini della produzione industriale. Il capitolo 3 riporta una trattazione dal punto di vista teorico dei tipici difetti cristallografici che si possono osservare su cristalli di SiC, in base a quanto trovato in letteratura. Nel capitolo 5 viene quindi riportata l’analisi sperimentale dei difetti riscontrati sui substrati di tipo bulk e di tipo epitassiale forniti dalla CREE, preceduta dalla descrizione degli strumenti utilizzati per determinare le caratteristiche dei difetti stessi e del reticolo cristallino in cui si sviluppano (capitolo 4). I test sul funzionamento di diodi costruiti sul materiale analizzato, infine, forniscono i dati mediante i quali viene discussa la possibile correlazione tra le imperfezioni della superficie e la qualità dei dispositivi (capitolo 6).

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- Introduzione - 1 INTRODUZIONE Il carburo di silicio ha destato negli ultimi anni un interesse sempre crescente poiché presenta delle caratteristiche che ne fanno un materiale con ottime potenzialità per applicazioni nell’elettronica ad alta temperatura, alta tensione, alta frequenza ed alta potenza. L’elevata conducibilità termica consente una veloce ed efficace dispersione di calore, aumentando le potenzialità di miniaturizzazione dei dispositivi e diminuendo i costi di raffreddamento, l’alta velocità di drift comporta alte velocità di commutazione, favorevoli alle applicazioni ad alta frequenza, mentre l’alto potenziale di breakdown determina una maggiore durata dei dispositivi sottoposti al passaggio di correnti elevate. La grande energia di legame tra carbonio e silicio, inoltre, rende il SiC resistente ad attacchi chimici e radiazioni, quindi ideale per lavorare in condizioni ostili. Queste straordinarie caratteristiche aprono la strada ad una nuova generazione di dispositivi elettronici che possono operare fino a temperature non raggiungibili con semiconduttori tradizionali, fornendo la possibilità di trovare soluzioni efficaci e meno costose di quelle attuali. Gli elementi chiave per lo sviluppo dei dispositivi su carburo di silicio sono i substrati, il cui costante miglioramento alimenta il crescente interesse sul materiale. Risulta

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Parole chiave

carburo di silicio
dispositivi elettronici
semiconduttori
carborundum
materiali per l'elettronica
diodi schottky

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