前言
碳化矽因為應用於高溫、高頻與高功率的電子元件而受到重視，但是目前商用的碳化矽電子元件因為內部可能存在的缺陷而實際影響到元件的功能，所以對於在碳化矽結晶生成過程當中所產生的缺陷便受到廣泛的研究，只是至今對於缺陷的生成原因仍然沒有非常清楚。
關鍵字：碳化矽、電致發光、缺陷分析
我們在本篇文章會提到的有：
碳化矽的缺陷為什麼重要？
碳化矽的缺陷主要分為穿隧缺陷(threading dislocation)、內生長堆疊錯位(ingrowth stacking faults)與再結合誘導堆疊錯位(recombination-induced stacking faults(RISFs))，其中又以RISFs最難控制，因為RISFs會在元件運作的過程當中持續膨脹並導致雙極元件(bi-polar device)的啟動電壓增加。這個膨脹的成因是來自於RISF周圍自由載流的再結合產生，因此有必要了解作動機制。
電致發光是最常應用於瞭解上述缺陷的分析方式，RISFs的放光會在2.89eV(約波長430nm)，而部分錯位(PDs)則是從1.8eV(波長690nm)來了解。在4H-SiC中，在元件運作的過程中，部分錯位也會沿著碳核部分錯位產生綠色螢光，即使RISFs經過退火收縮，這道綠光仍會繼續存在。
電致發光影像可以有更快速的分析方式
由Photonetc設計開發的IMA影響分析設備，可以同時取得缺陷的光譜與空間資訊，IMA由光學顯微鏡、能量計、探測頭與基於體積布拉格光柵所製造的高光譜濾光片所組成，可以快速準確的的鑑別4H碳化矽中形成綠光的缺陷種類。
下方影片顯示沿著不同的載流注入時間的RISFs膨脹，並呈現綠色螢光中心沿著部分錯位移動的現象，這個結果也顯示碳化矽中的硼雜質在相同的條件下也會被誘導移動。
影片中也呈現如何從電致發光影像結果中了解缺陷的不同種類，對於改良先進材料的技術發展上相當有潛力。
即時電致發光影像的結果中了解碳化矽元件中的缺陷位置與可能的種類
上圖一中的結果顯示碳化矽二極體在完成元間操作周期之後，接著在700℃的環境中進行退火來縮退RISFs。按照RISFs的膨脹過程，收集元件從400nm致780nm的電致發光光譜，圖b顯示RISFs位於424nm的放光波峰，圖c與d顯示在534nm與720nm的部分錯位光譜，圖e中的光譜1與光譜2證實部分錯位因為RISFs的關係而有相似的放光在424nm以及較廣的530至540放光光譜，結合光譜與空間資訊可以解釋在530-540nm之間的方光來自於移動的硼雜質。從上述的實驗結果顯示，電致螢光影像有助於鑑別不同種類錯位的螢光帶，同時也可以更有效的了解缺陷的生成與碳化矽材料中的生長過程。
