表面处理对4H-SiC横向pin二极管中PL测量硅空位噪声的影响

4H-SiC中的硅空位(\(V_\mathrm{Si}\))因其较长的自旋相干时间和与成熟半导体平台的集成能力,成为量子技术领域颇具前景的候选材料。然而,传统的CMOS兼容工艺会引入来自钝化层和晶体损伤的显著光致发光噪声,从而降低色心相干性和激发线宽。本研究评估了最小化此类背景噪声的策略。采用一氧化氮退火处理的热生长氧化物能够提供优异的低噪声钝化,并在后续\(600\,^{\circ}\mathrm{C}\)热处理过程中保持稳定。此外,将反应离子刻蚀与原子层刻蚀相结合,可消除离子诱导的表面损伤。在用于斯塔克位移和光致发光激发线宽调谐的横向pin二极管中,该团队集成了选择性刻蚀的光学窗口。这些器件展现出理想的电学特性——阻断电压高达\(150\,\mathrm{V}\),漏电流低于\(10\,\mathrm{pA}/μ\mathrm{m}\)——同时显著改善了\(V_\mathrm{Si}\)的周围环境。这些pin二极管中的单发射体在c面和a面晶圆上均表现出信噪比提升:近表面发射体为15,深层发射体为50。

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提交arXiv: 2026-05-22 19:24

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