Pr - O - N layers: dielectrics for 4H-SiC surfaces

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Seltene-Erd-Hetero-Oxide (Praseodym Oxid/Oxidnitrid) werden auf 4H-SiC-Oberflächen aufgebracht und deren Grenzflächeneigenschaften optimiert für elektronische Anwendungen. SiC verfügt über mehrere intrinsische Eigenschaften, die es als Halbleitermaterial für HF-Elektronik, Leistungsbauelemente oder Hochtemperaturbauelemente (Sensoren) geeignet erscheinen lässt. Der Einsatz von Bauteilen mit SiC als Halbleiterelement wird bislange beeinträchtigt, da auf SiC aufwachsende "natürliche" Oxide keine idealen Grenzflächen bilden, was eine hohe Dichte von Grenzflächenzuständen in den elektrischen Messungen zur Folge hat. Findet sich ein geeignetes Dielektrikum mit guten Grenzflächeneigenschaften, so sind Anwendungen denkbar, welche die elektronischen Eigenschaften (Bandlücke 4H : 3.28eV), die hohe Sättigungsgeschwindigkeit für Elektronen oder die hohe Durchbruchfeldstärke ebenso ausnutzen wie die hohe chemische und mechanische Stabilität. Wir optimieren die Grenzflächeneigenschaften von 4H-SiC-Oberflächen durch ein funktionales Hetero-Oxid. Dessen Architektur beginnt mit einer Oxynitrid-Schicht (2nm) in welcher der Stickstoff in geringer Konzentration zur Passivierung von Grenzflächenzuständen fungiert. Der Sauerstoff dient dazu, eine reaktive Silikatphase durch die Wechselwirkung mit dem anschließend aufgebrachten Praseodymoxid zu bilden. Die dielektrischen Eigenschaften des Hetero-Oxides werden im wesentlichen bestimmt durch die DK des Seltenen-Erd-Oxides. Eine spektroskopische Methode zur zerstörungsfreien Grenzflächenanalyse wird eingesetzt um den Verlauf der atomaren Zusammensetzung im Bereich der heterogenen Grenzflächen ( 3nm) zu bestimmen und reproduzierbar einzustellen. Diese Methode benutzt die variable Anregungsenergie eines Undulatorstrahlrohres bei BESSY. Sie kann im Rahmen des SPP auch anderen Arbeitsgruppen zur Verfügung gestellt werden. Die elektrischen Eigenschaften werden im Rahmen des Projektes ausschließlich an MOSiC-Dioden überprüft.