Ultraviolet photoluminescence, transmission electron microscopy and KOH etching were used to characterize extended defects in 4H-SiC epilayers grown at high growth rates (18 μm/h). Layers exhibited high densities of in-grown stacking faults and dislocation half-loops. The stacking faults were 8H Shockley-type faults. The Burgers vector of the dislocation half-loops was in the (0001) basal plane. Both defects nucleate within the epilayer at early stages of growth. Defect nucleation is directly correlated with high initial growth rate and is not related to any defects/heterogeneities in the substrate or epilayer. Epilayer growth by nucleation of two-dimensional islands is proposed as a possible mechanism for the formation of both defects, through nucleation of faulted Si-C bilayers.

1.
Y.
Goldberg
,
M.
Levinshtein
, and
S.
Rumyantsev
, “
Silicon carbide
,” in
Properties of Advanced Semiconductor Materials: GaN, AlN, InN, BN, SiC, SiGe
, edited by
M.
Levinshtein
,
S.
Rumyantsev
, and
M.
Shur
(
John Wiley & Sons
,
New York
,
2001
), pp.
93
148
.
2.
G. A.
Slack
,
J. Appl. Phys.
35
,
3460
(
1964
).
3.
J.
Richmond
,
S.
Leslie
,
B.
Hull
,
M.
Das
,
A.
Agarwal
, and
J.
Palmour
, in IEEE Energy Conversion Congress and Exposition 2009: Proceedings of Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE 2009), San Jose, CA, 20–24 September 2009 (
Institute of Electrical and Electronics Engineers
,
2009
), pp.
106
111
.
4.
J.
Biela
,
M.
Schweizer
,
S.
Waffler
, and
J. W.
Kolar
,
IEEE Trans. Ind. Electron.
58
,
2872
(
2011
).
5.
P. G.
Neudeck
,
Mater. Sci. Forum
338–342
,
1161
(
2000
).
6.
T.
Kimoto
,
N.
Miyamoto
, and
H.
Matsunami
,
IEEE Trans. Electron Devices
46
,
471
(
1999
).
7.
P. G.
Neudeck
and
J. A.
Powell
,
IEEE Electron Device Lett.
15
,
63
(
1994
).
8.
J. P.
Bergman
,
H.
Lendenmann
,
P. Å.
Nilsson
,
U.
Lindefelt
, and
P.
Skytt
,
Mater. Sci. Forum
353–356
,
299
(
2001
).
9.
H.
Fujiwara
,
T.
Kimoto
,
T.
Tojo
, and
H.
Matsunami
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
051912
(
2005
).
10.
R. A.
Berechman
,
M.
Skowronski
, and
Q.
Zhang
,
J. Appl. Phys.
105
,
074513
(
2009
).
11.
T.
Katsuno
,
Y.
Watanabe
,
H.
Fujiwara
,
M.
Konishi
,
T.
Yamamoto
, and
T.
Endo
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
50
,
04DP04
(
2011
).
12.
R. A.
Berechman
,
M.
Skowronski
,
S.
Soloviev
, and
P.
Sandvik
,
J. Appl. Phys.
107
,
114504
(
2010
).
13.
R. E.
Stahlbush
,
M. E.
Twigg
,
J. J.
Sumakeris
,
K. G.
Irvine
, and
P. A.
Losee
,
Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
815
,
J6
4
(
2004
).
14.
Z.
Zhang
and
T. S.
Sudarshan
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
151913
(
2005
).
15.
W.
Chen
and
M. A.
Capano
,
J. Appl. Phys.
98
,
114907
(
2005
).
16.
R. L.
Myers-Ward
,
B. L.
VanMil
,
R. E.
Stahlbush
,
S. L.
Katz
,
J. M.
McCrate
,
S. A.
Kitt
,
C. R.
Eddy
, Jr.
, and
D. K.
Gaskill
,
Mater. Sci. Forum
615–617
,
105
(
2009
).
17.
K.
Wada
,
T.
Kimoto
,
K.
Nishikawa
, and
H.
Matsunami
,
J. Cryst. Growth
291
,
370
(
2006
).
18.
S.
Leone
,
H.
Pedersen
,
A.
Henry
,
O.
Kordina
, and
E.
Janzén
,
J. Cryst. Growth
311
,
3265
(
2009
).
19.
N. A.
Mahadik
,
R. E.
Stahlbush
,
S. B.
Qadri
,
O. J.
Glembocki
,
D. A.
Alexson
,
K. D.
Hobart
,
J. D.
Caldwell
,
R. L.
Myers-Ward
,
J. L.
Tedesco
,
C. R.
Eddy
, Jr.
, and
D. K.
Gaskill
,
J. Electron. Mater.
40
,
413
(
2011
).
20.
R. E.
Stahlbush
,
K. X.
Liu
,
Q.
Zhang
, and
J. J.
Sumakeris
,
Mater. Sci. Forum
556–557
,
295
(
2007
).
21.
K. X.
Liu
,
R. E.
Stahlbush
,
K. K.
Lew
,
R. L.
Myers-Ward
,
B. L.
VanMil
,
K. D.
Gaskill
, and
C. R.
Eddy
,
J. Electron. Mater.
37
,
730
(
2008
).
22.
S.
Ha
,
H. J.
Chung
,
N. T.
Nuhfer
, and
M.
Skowronski
,
J. Cryst. Growth
262
,
130
(
2004
).
23.
E. K.
Sanchez
,
J. Q.
Liu
,
M.
De Graef
,
M.
Skowronski
,
W. M.
Vetter
, and
M.
Dudley
,
J. Appl. Phys.
91
,
1143
(
2002
).
24.
S.
Ha
,
N. T.
Nuhfer
,
M.
De Graef
,
G. S.
Rohrer
, and
M.
Skowronski
,
Mater. Sci. Forum
338–342
,
477
(
2000
).
25.
T.
Ohno
,
H.
Yamaguchi
,
S.
Kuroda
,
K.
Kojima
,
T.
Suzuki
, and
K.
Arai
,
J. Cryst. Growth
260
,
209
(
2004
).
26.
G.
Feng
,
J.
Suda
, and
T.
Kimoto
,
Physica B
404
,
4745
(
2009
).
27.
S.
Izumi
,
H.
Tsuchida
,
I.
Kamata
, and
T.
Tawara
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
202108
(
2005
).
28.
J.
Hassan
,
A.
Henry
,
I. G.
Ivanov
, and
J. P.
Bergman
,
J. Appl. Phys.
105
,
123513
(
2009
).
29.
T.
Kimoto
,
A.
Itoh
, and
H.
Matsunami
,
Appl. Phys. Lett.
66
,
3645
(
1995
).
30.
K.
Kojima
,
S.
Kuroda
,
H.
Okumura
, and
K.
Arai
,
Mater. Sci. Forum
556–557
,
85
(
2007
).
31.
P. G.
Neudeck
,
A. J.
Trunek
,
D. J.
Spry
,
J. A.
Powell
,
H.
Du
,
M.
Skowronski
,
X. R.
Huang
, and
M.
Dudley
,
Chem. Vap. Dep.
12
,
531
(
2006
).
32.
H.
Matsunami
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
43
,
6835
(
2004
).
33.
X.
Zhang
,
M.
Skowronski
,
K. X.
Liu
,
R. E.
Stahlbush
,
J. J.
Sumakeris
,
M. J.
Paisley
, and
M. J.
O'Loughlin
,
J. Appl. Phys.
102
,
093520
(
2007
).
34.
T.
Robert
,
S.
Juillaguet
,
M.
Marinova
,
T.
Chassagne
,
I.
Tsiaoussis
,
N.
Frangis
,
E. K.
Polychroniadis
, and
J.
Camassel
,
Mater. Sci. Forum
615–617
,
339
(
2009
).
35.
S. I.
Maximenko
,
J. A.
Freitas
, Jr.
,
P. B.
Klein
,
A.
Shrivastava
, and
T. S.
Sudarshan
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
092101
(
2009
).
36.
K.
Nakayama
,
A.
Tanaka
,
K.
Asano
,
T.
Miyazawa
, and
H.
Tsuchida
,
Mater. Sci. Forum
740–742
,
903
(
2013
).
37.
S.
Leone
,
F. C.
Beyer
,
H.
Pedersen
,
O.
Kordina
,
A.
Henry
, and
E.
Janzén
,
Mater. Res. Bull.
46
,
1272
(
2011
).
38.
K.
Kojima
,
H.
Okumura
, and
K.
Arai
,
Mater. Sci. Forum
615–617
,
113
(
2009
).
39.
H.
Fujiwara
,
K.
Danno
,
T.
Kimoto
,
T.
Tojo
, and
H.
Matsunami
,
J. Cryst. Growth
281
,
370
(
2005
).
You do not currently have access to this content.