基于碳化硅的宽禁带半导体器件可能会给电子学带来革命性的变化

时间:2020-05-06 23:29 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

基于碳化硅的宽禁带半导体器件可能会给电子学带来革命性的变化

微电子应用的高质量基片的增长是推动社会向更可持续的绿色经济发展的关键因素之一。今天,硅在微电子和纳米电子器件的半导体工业中起着中心作用。

高纯度(99.0%或更高)单晶材料的硅晶圆可以通过液体生长方法的组合获得,例如从熔体中拉出晶种和随后的外延。但问题是,前一种方法不能用于碳化硅的生长,因为它缺少熔体。

在应用物理杂志上评论,朱塞佩Fisicaro和一个国际研究小组的研究人员,由安东尼奥·麦格纳,描述理论和实验研究原子机制管理扩展缺陷动力学的立方碳化硅(3 c-sic),有diamondlike闪锌矿锌矿)晶体结构,体现叠加和反相不稳定。

Fisicaro说:“开发一种技术框架来控制碳化硅内部的晶体缺陷,从而应用于宽禁带应用,这可能是一种改变游戏规则的战略。”

研究人员的研究精确地找到了扩展缺陷产生和演化的原子机制。

他说:“反相边界-平面晶体缺陷代表了两个具有交换键的晶体区域(C-Si而不是Si-C)之间的接触边界-是在过多配置中扩展缺陷的一个关键来源。”

Fisicaro说,最终减少这些反相边界“对于获得可用于电子设备的高质量晶体和实现可行的商业产量特别重要。”

因此,他们开发了一个创新的模拟蒙特卡罗代码基于超晶格,这是一个空间晶格,包含完美的SiC晶体和所有的晶体缺陷。它有助于“阐明缺陷-缺陷相互作用的各种机制及其对这种材料的电子性能的影响,”他说。

新兴的宽禁带半导体器件,例如用碳化硅制造的器件,具有重要意义,因为它们有可能彻底改变电力电子工业。他们有能力更快的开关速度,更低的损耗和更高的阻塞电压,这是优于那些标准的硅基器件。

还有巨大的环境效益。费斯卡罗说:“如果世界上在这个范围内使用的硅动力装置被3 - c - sic装置所取代,那么每年就可以减少1.2x10^10千瓦。”

他说:“这相当于减少了600万吨二氧化碳的排放。”

研究人员得出的结论是,3d - sic异质外延方法的低成本,以及该工艺在300毫米晶片及以上晶片上的可扩展性,使得该技术在电动或混合动力汽车、空调系统、冰箱和发光二极管照明系统的电机驱动方面极具竞争力。

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