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日本東京大學(xué)和日本三菱電機(jī)株式會社的大學(xué)產(chǎn)業(yè)團(tuán)隊在12月4日在舊金山召開的第63屆IEEE國際電子器件會議(IEDM 2017)上報告說，它首次量化了三個電子 - 用于確定功率半導(dǎo)體模塊中的碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體器件的電阻的散射機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)SiC界面下的電阻可以通過抑制電荷的電子散射而降低三分之二。預(yù)計這將通過降低SiC功率半導(dǎo)體的電阻來幫助降低功率設(shè)備的能耗。
SiC功率器件比傳統(tǒng)的硅功率器件具有更低的電阻，因此要進(jìn)一步降低其電阻，正確理解SiC界面下的電阻特性非常重要。
三菱電機(jī)先進(jìn)技術(shù)研發(fā)中心碳化硅器件開發(fā)中心高級經(jīng)理Satoshi Yamakawa表示：“直到現(xiàn)在，單獨(dú)測量決定電子散射的阻力限制因素還是很難的。
圖片：SiC界面下的電子散射受到三個因素的限制：界面的粗糙度，界面下的電荷以及原子振動。
關(guān)注原子振動的電子散射是使用東京大學(xué)的技術(shù)測量的。在三菱電機(jī)制造裝置的分析中，顯示出在SiC界面下電荷和原子振動對電子散射的影響占主導(dǎo)地位。盡管已經(jīng)認(rèn)識到SiC界面下的電子散射受三個因素限制，即SiC界面的粗糙度，SiC界面下的電荷以及原子振動，各個因素的貢獻(xiàn)還不清楚。為了確認(rèn)電荷的影響，制作平面型SiC金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(SiC-MOSFET)，其中電子從SiC界面離開幾納米。
東京大學(xué)研究生院副教授Koji Kita說：“我們能夠以前所未有的水平證實(shí)，SiC界面的粗糙度幾乎沒有影響，而SiC界面下的電荷和原子振動是主要因素。 。
圖：SiC界面粗糙度對限制電阻的影響不大，而SiC界面下的電荷和原子振動是主導(dǎo)因素。
使用較早的平面型SiC-MOSFET器件進(jìn)行比較，由于電子散射的抑制，通過使電子遠(yuǎn)離SiC界面下的電荷而實(shí)現(xiàn)的電阻減小了三分之二。以前的平面型器件具有與三菱電機(jī)制造的SiC MOSFET相同的界面結(jié)構(gòu)。
為了進(jìn)行測試，公司負(fù)責(zé)處理阻力限制因素的設(shè)計，制造和分析，東京大學(xué)負(fù)責(zé)測量電子散射因子。
“未來，我們將繼續(xù)完善我們的碳化硅MOSFET的設(shè)計和規(guī)格，以進(jìn)一步降低SiC功率器件的電阻，”Yamakawa說。
