突破性碳化硅设计大大提高电动汽车性能
电动汽车在性能上已经达到了一个门槛。根据最近发表在Physical Status Solidi杂志 上的一项研究，名古屋工业大学一组科学家在探索大幅改进碳化硅功率器件设计的方法方面取得了重大进展，这些器件将用于电动汽车、火车及各种其他车型。
当这些产品推向市场时，它可以大大提高全电动汽车的续航里程、性能和能源效率。
半导体器件中的离子注入
改善电动汽车的性能、尺寸和能耗
碳化硅 (SiC) 单极半导体已被广泛用于商业用途，但要操作它们，我们面临着特定导通电阻或击穿电压与漂移层特定电阻之间的第 22 条规则。因此，研究人员寻找了一种称为超级结结构的东西，它表示漂移层中沟槽内的“n 层和 p 层”的排列，允许在此类器件中进行双极操作。这为超越单极极限打开了一个漏洞。
在最近的研究中，日本的研究人员探索了在由铝掺杂（Al 掺杂）制成的 SiC 双极二极管中发现的深度分布缺陷。铝掺杂涉及外延或离子注入，前者需要将半导体材料逐层沉积到衬底材料上。另一方面，离子注入要求您用带电的高能粒子轰击半导体材料层。但是离子注入会产生嵌入半导体层深处的缺陷，可能会对电导率调制产生负面影响，从而破坏性能。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com
在研究这种情况发生的方式和时间时，研究人员正在探索“工程空间”，寻找能够显着提高电动汽车性能的解决方案。该研究结果将有助于 SiC 功率器件的优化设计，该器件很快将用于电动汽车、火车等。这些结果最终将有助于提高车辆和火车牵引系统的性能、尺寸和能耗。 为了进一步探索缺陷的深度分布，研究团队使用掺铝 p 层创建了两个 SiC PiN 二极管。
SiC功率器件的低功耗将成为未来汽车的关键
其中一个二极管通过外延生长制成，另一个通过离子注入制成。之后，他们借助传统的“深能级瞬态光谱”(DLTS) 评估了两个二极管中的缺陷分布，这使他们能够利用阴极发光 (CL) 研究它们的特性。研究小组发现，通过外延生长的p 型层沉积不会在相邻的 n 型层中留下额外的损坏。虽然这是有希望的，但同一个外延生长的二极管也表现出轻微的不稳定性，导致形成深能级缺陷。此外，由于电导调制的影响，该二极管的特定导通电阻较低，克服了上述两个主要障碍之一。
在实验光谱的另一端，研究人员发现通过离子注入在二极管中掺杂 Al 成功地达到了高比导通电阻，而不会改变电导调制。研究人员还注意到，半导体器件中的缺陷从注入区域渗透到至少 20 微米 (µm)。研究表明，碳化硅双极器件中的离子注入需要在距有源区至少 20 µm 的地方进行处理。特别是碳化硅功率器件中的低功耗将成为未来汽车的关键。
