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【天富娱乐网页登陆】厉害了!无需拆卸即可检测​碳化硅中载流子寿命的方法来了

碳化硅(SiC)是一种具有多种结晶形式的通用且耐腐蚀的材料,由于其独特的电子特性而备受关注。从其在第一批LED器件中的使用到在低功率损耗的高压器件中的应用,SiC都表现出出色的半导体性能。到目前为止,单极SiC器件的工作电压低于3.3 kV。尽管单极SiC基器件可用于汽车,火车和家用电器的电子系统,但不能在电压高于10 kV的发电和配电系统中使用。

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一些研究人员认为,解决这一难题的方法在于双极SiC器件,该器件通过电导率调制提供低导通电阻(因此损耗更低)。但是,电导率调制效果与半导体中被激发的电荷载流子的寿命紧密相关。SiC器件的厚电压阻挡层中较长的载流子寿命会导致调制增加。另一方面,过长的载流子寿命增加了开关损耗,并且必须通过精确地控制半导体内的载流子寿命的分布来适当地权衡该折衷。

不幸的是,用于测量半导体的载流子寿命分布的大多数可用技术都是破坏性的。必须将样品切掉以进行横截面分析。这激发了由名古屋工业大学副教授Masashi Kato领导的日本研究小组的工作,着重于改进现有的两种非破坏性方法之一:时间分辨自由光与相交光的吸收(IL-TRFCA)。在他们发表在《科学仪器评论》上的新研究中,研究人员介绍了这项技术(他们先前开创的)所做的一些有影响的变化以及一些非常有希望的结果。

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IL-TRFCA方法主要由激发激光(可产生光激发的载流子),探测激光和检测器(可测量其寿命)组成。通过将两个激光器对准物镜的边缘(见图1),使它们以相反的入射角会聚在样品表面。然后,样品以微米级的步骤移向透镜,这导致激发激光和探测激光不在样品表面相交,而是在越来越深的区域相交。这样,科学家无需切割就可以测量样品中载流子寿命的分布。

研究人员对IL-TRFCA方法进行的两个重大更改是,对两个激光器都采用了较大的入射角34°(34度),并对物镜和检测器采用了更高的数值孔径。这些修改提高了深度分辨率,也使在较厚的SiC层中使用IL-TRFCA成为可能。加藤博士对结果感到兴奋,他说:“我们的无损测量载流子寿命分布的方法使我们能够在不破坏样品的情况下确定材料的不均匀性,然后将其用于制造设备和进行研究。并开发双极SiC技术,例如高压二极管和晶体管。”

掌握适当的测量技术是材料研究中最重要的因素之一,IL-TRFCA可以轻松地为SiC的研究铺平道路,并最终在超高压应用中采用SiC。在这方面,加藤博士评论说:“与传统的半导体相比,SiC器件可以以更低的功耗运行,并且其商业化可以大大降低全球电力系统的能耗。反过来,这可以缓解严重的环境污染。诸如温室气体累积的威胁。”

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既然已经设计好工具,现在该深入研究如何在厚SiC和其他半导体中调整载流子寿命分布。让我们希望这将带给我们更高效的设备和更环保的未来!

关于日本名古屋工业大学

名古屋工业大学(NITech)是一家位于日本名古屋的备受推崇的工程学院。该大学成立于1949年,旨在通过提供全球教育并在科学和技术的各个领域进行前沿研究来创建一个更美好的社会。为此,NITech为学生,教师和院士提供了一个培养环境,以帮助他们将科学技能转化为实际应用。NITech最近建立了新的部门,并开设了为期6年的综合性本科生和研究生课程“创意工程计划”,致力于不断发展成为一所大学。NITech的使命是“以自豪和真诚地开展教育和研究,为社会做出贡献”,积极开展从基础科学到应用科学的广泛研究。

关于日本名古屋工业大学的加藤正志副教授

Masashi Kato博士于1998年毕业于名古屋工业大学电气与计算机工程专业,然后在同一领域获得硕士学位(2000年)和博士学位(2003年)。他目前是半导体物理副教授,在其职业生涯中发表了70多篇论文。他的专业领域和研究兴趣涉及电子/电气材料和与设备相关的化学领域,并且他近二十年来一直是日本应用物理学会的会员。

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