6H-SiC辐照条件下缺陷形成过程的分子动力学模拟

周群颂， 何红宇， 蒋尚廷， 李 晔， 吴沁懋， 陈志勇， 朱卫华， 王新林*

(1.南华大学 电气工程学院，湖南 衡阳 421001；2.超快微纳技术与激光先进制造湖南省重点实验室，湖南 衡阳 421001)

0 引 言

6H-SiC作为第三代半导体中的典型材料，具有宽带隙、高击穿电压和较高饱和电子迁移率等优点，可应用于防辐射电子器件和核反应堆屏蔽层[1-3]。在辐照条件下，6H-SiC的电学性能和力学性能会受到影响，原因是辐照会使材料内部产生缺陷。因此，探究缺陷的形成过程具有重要意义。

SiC在辐照条件下缺陷的形成过程引起了广泛的关注。R.Devanathan和W.J.Weber等人研究了SiC的位移阈值能量，发现其具有很强的各向异性[4-6]。F.Gao等人采用从头算的模拟方法研究了SiC中缺陷的构型和性质，小空位缺陷簇的原子结构，SiC形成能、结合能与缺陷簇大小的关系[7]。C.Liu等人统计分析了SiC在辐照条件下级联碰撞产生缺陷簇组成和大小，并给出了空位和间隙的团簇尺寸分布规律[8]。张修瑜等人模拟了6H-SiC的线性级联碰撞过程，分析了初级碰撞原子(primary knock-on atom，PKA)种类和能量对点缺陷和化学无序的影响[9]。何涛用分子动力学方法模拟了4H-SiC在辐照条件下PKA能量对级联碰撞的影响[10]，分析了缺陷的变化规律，但未考虑其它因素的影响。

目前的研究主要针对SiC中缺陷的产生及演变，而对于缺陷导致的宏观性能的研究较少，本文引入热浴层来探究温度和辐照能量对6H-SiC缺陷演化的影响，以及产生的缺陷对6H-SiC屈服强度的影响。可为研究辐照条件下6H-SiC的电学和力学性能变化提供理论依据。……