Charge Carrier Dynamics in Silicon Carbide

Abstract

This thesis explores charge carrier dynamics in Silicon Carbide (SiC) using com- plementary spectroscopic techniques. Raman spectroscopy identified 4H, 6H, and 15R polytypes and estimated relative charge carrier concentrations via Longitudinal Optical Phonon-Plasmon Coupling (LOPC) analysis. Time-Resolved Step Scan (TRSS) FTIR was successfully applied to semi-insulating 6H-SiC, enabling dynamic studies and identi- fication of defect levels, including Vanadium acceptors and Carbon vacancies. However, high dark currents prevented successful TRSS measurements on conductive SiC samples, despite sample fabrication via photolithography. Pump-probe measurements based on free carrier absorption revealed carrier lifetimes of hundreds of nanoseconds in semi-insulating 6H-SiC and several microseconds in conductive SiC. 1

Tato diplomová práce zkoumá dynamiku nosičů náboje karbidu křemíku (SiC) po- mocí doplňujících se spektroskopických metod. Ramanova spektroskopie spolehlivě iden- tifikovala 4H, 6H a 15R polytypy a umožnila odhadnout rozdílnou koncentraci nosičů prostřednictvím analýzy couplování LO fononu a plasmonu. Time-Resolved Step Scan (TRSS) FTIR byla úspěšně použita na semi-izolačním 6H-SIC, umožňující pozorování dynamiky a identifikaci hlubokých hladin včetně vanadiových akceptorů a uhlíkových vakancí. Nicméně, vysoké temné proudy znemožnily úspěšné TRSS měření na vodivých vzorcích SiC, přestože tyto vzorky byly úspěšně připraveny pomocí fotolitografie. Pump- probe měření založená na absorpci volných nosičů odhalily, že doby života nosičů jsou ve stovkách nanosekund pro semi-izolační SiC a v mikrosekundách pro vodivé SiC. 1