基于碳化硅 (SiC) 的雙極高壓器件已被指定為開(kāi)發(fā)更高效電力系統(tǒng)的下一個(gè)重要步驟。這些設(shè)備的效率在很大程度上取決于最大限度地減少其中發(fā)生的各種重組過(guò)程的影響，包括稱(chēng)為俄歇重組的過(guò)程?，F(xiàn)在，名古屋工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家揭示了影響俄歇復(fù)合的因素，從而為開(kāi)發(fā)更高效的雙極器件鋪平了道路。HnHesmc
高壓和大功率設(shè)備對(duì)于更高效和可持續(xù)的大功率操作至關(guān)重要。這種下一代設(shè)備的一個(gè)候選者是雙極碳化硅 (SiC)。SiC 器件已經(jīng)找到商業(yè)應(yīng)用，SiC 半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管和肖特基勢(shì)壘二極管由于導(dǎo)通電阻較低和擊穿電壓較高而優(yōu)于硅替代品。然而，當(dāng)前的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SiC 器件是單極的，即它們僅使用電子來(lái)導(dǎo)電。HnHesmc
使用電子和空穴進(jìn)行導(dǎo)電的雙極器件根據(jù)經(jīng)驗(yàn)具有較低的導(dǎo)通電阻。因此，SiC 雙極型器件有望成為大功率器件的下一個(gè)重要發(fā)展方向。但是，雙極 SiC 器件的效率取決于載流子壽命，而載流子壽命又取決于幾個(gè)電子-空穴復(fù)合過(guò)程，即 Shockley-Read-Hall (SRH)、表面、輻射和俄歇復(fù)合過(guò)程。雖然通過(guò)控制表面結(jié)構(gòu)、拋光和減少?gòu)?fù)合中心的數(shù)量可以很好地預(yù)測(cè)和最小化 SRH、表面和輻射過(guò)程的影響，但事實(shí)證明導(dǎo)致俄歇復(fù)合的因素更難查明。HnHesmc
最近，名古屋工業(yè)大學(xué) (NITech) 機(jī)電工程系的研究人員揭開(kāi)了載流子濃度和陷阱對(duì)俄歇復(fù)合率的影響。由 NITech 的 Masashi Kato 副教授、Kazuhiro Tanaka 先生和 Keisuke Nagaya 先生組成的研究團(tuán)隊(duì)使用一種稱(chēng)為時(shí)間分辨自由載流子吸收的光學(xué)技術(shù)來(lái)測(cè)量 4H-SiC 中激發(fā)的載流子復(fù)合。該研究已發(fā)表在日本應(yīng)用物理學(xué)雜志上。HnHesmc
“我們知道俄歇過(guò)程依賴(lài)于低載流子注入下的供體濃度。相反，在高注入條件下，俄歇復(fù)合率隨著激發(fā)載流子濃度的增加而降低。但是雖然俄歇復(fù)合系數(shù)已通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告許多文獻(xiàn)中的研究人員，通常將其報(bào)告為常數(shù)， ”加藤副教授解釋道。HnHesmc
在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)在高注入條件下觀察了 4H-SiC 中的激發(fā)載流子復(fù)合。結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)俄歇復(fù)合主要取決于激發(fā)的載流子濃度，而陷阱的影響可以忽略不計(jì)。HnHesmc
談到這項(xiàng)研究的應(yīng)用，Kato 副教授說(shuō)：“為了創(chuàng)造更好的高功率器件，我們需要了解基本材料特性并優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)。利用我們的方法，我們能夠估計(jì)激發(fā)載流子濃度依賴(lài)性俄歇復(fù)合。我們預(yù)計(jì)，這一估計(jì)的俄歇系數(shù)將證明對(duì)未來(lái)具有高濃度載流子注入的 SiC 雙極器件的開(kāi)發(fā)非常有用。”HnHesmc
通過(guò)更好地了解載流子和陷阱濃度對(duì)復(fù)合的影響，可以更好地預(yù)測(cè) SiC 雙極器件。隨著科學(xué)家工具箱的加入，高功率 SiC 器件的下一個(gè)重要步驟比以往任何時(shí)候都更加接近。HnHesmc
責(zé)編：Editordan
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