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          更高效的半導(dǎo)體材料——碳化硅

          作者: 時(shí)間:2019-09-18 來源:MCU前線 收藏

          在功率電子學(xué)中,半導(dǎo)體基于元素硅 - 但的能量效率會(huì)高得多。巴塞爾大學(xué)的物理學(xué)家,Paul Scherrer研究所和ABB在科學(xué)期刊“應(yīng)用物理快報(bào)”中解釋了阻止硅和碳結(jié)合使用的原因。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201909/404937.htm

          能源消耗在全球范圍內(nèi)不斷增長(zhǎng),風(fēng)能和太陽能等可持續(xù)能源供應(yīng)變得越來越重要。然而,電力通常遠(yuǎn)離消費(fèi)者產(chǎn)生。因此,高效的配電和運(yùn)輸系統(tǒng)與將產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電的變電站和電力轉(zhuǎn)換器同樣重要。

          節(jié)省大筆開支

          現(xiàn)代電力電子設(shè)備必須能夠處理大電流和高電壓。目前用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體材料制成的晶體管現(xiàn)在主要基于硅技術(shù)。然而,在硅上使用SiC會(huì)產(chǎn)生顯著的物理和化學(xué)優(yōu)勢(shì):除了更高的耐熱性外,這種材料還能提供更好的能效,從而節(jié)省大量成本。

          眾所周知,這些優(yōu)點(diǎn)明顯受到和絕緣材料二氧化硅之間界面處的缺陷的影響。這種損害是基于結(jié)晶在晶格中的微小的不規(guī)則的碳環(huán)簇,這已經(jīng)由瑞士納米科學(xué)研究所的Thomas Jung教授和巴塞爾大學(xué)物理系以及Paul Scherrer研究所領(lǐng)導(dǎo)的研究人員實(shí)驗(yàn)證明。使用原子力顯微鏡分析和拉曼光譜,他們表明通過氧化過程在界面附近產(chǎn)生缺陷。

          實(shí)驗(yàn)證實(shí)

          在高溫下在到二氧化硅的氧化過程中形成僅幾納米尺寸的干擾碳簇?!叭绻覀?cè)谘趸陂g改變某些參數(shù),我們就可以影響缺陷的發(fā)生,”博士生Dipanwita Dutta說。例如,加熱過程中的一氧化二氮?dú)夥諏?dǎo)致顯著更少的碳簇。

          實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了巴塞爾大學(xué)物理系和瑞士納米科學(xué)研究所StefanGdecker教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)的證實(shí)。計(jì)算機(jī)模擬證實(shí)了實(shí)驗(yàn)觀察到的石墨碳原子引起的結(jié)構(gòu)和化學(xué)變化。除了實(shí)驗(yàn)之外,還在缺陷的產(chǎn)生及其對(duì)半導(dǎo)體材料中的電子流動(dòng)的影響方面獲得了原子洞察力。

          更好地利用電力

          “我們的研究為推動(dòng)基于碳化硅的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的發(fā)展提供了重要的見解。因此,我們期望為更有效地使用電力作出重大貢獻(xiàn),”榮格評(píng)論道。這項(xiàng)工作是作為Nano Argovia應(yīng)用研究項(xiàng)目計(jì)劃的一部分啟動(dòng)的。



          關(guān)鍵詞: 碳化硅

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