Mélanie Thomas Le carbure de silicium (SiC) est un matériau semi-conducteur qui surpasse les semi-conducteurs à base de silicium pur dans plusieurs applications. Utilisés principalement dans les onduleurs, les entraînements de moteur et les chargeurs de batterie, les dispositifs SiC offrent des avantages tels qu’une densité de puissance élevée et des pertes de puissance réduites à des fréquences élevées, même à des tensions élevées. Bien que ces propriétés et son coût relativement faible fassent du SiC un concurrent prometteur dans divers secteurs du marché des semi-conducteurs, sa faible fiabilité à very long terme est un obstacle insurmontable depuis les deux dernières décennies.
L’un des problèmes les moreover urgents avec le 4H-SiC – un sort de SiC aux propriétés physiques supérieures – est la dégradation bipolaire. Ce phénomène est causé par l’expansion des défauts d’empilement dans les cristaux de 4H-SiC. En termes simples. Bien que certaines méthodes existent pour atténuer ce problème, elles rendent le processus de fabrication du dispositif as well as coûteux.
Heureusement. Dans leur étude mise en ligne le 5 novembre 2022 et publiée dans la revue Scientific Reviews le 5 novembre 2022. Expliquant la motivation de cette étude, le Dr Kato déclare : « Même dans les tranches épitaxiales SiC récemment développées, la dégradation bipolaire persiste dans les couches de substrat. Nous voulions aider l’industrie à relever ce défi et trouver un moyen de développer des dispositifs SiC fiables, et, par conséquent, a décidé d’étudier cette méthode pour éliminer la dégradation bipolaire.” Le professeur agrégé Shunta Harada de l’Université de Nagoya et Hitoshi Sakane, un chercheur universitaire de SHI-ATEX. faisaient également partie de cette étude.
L’implantation de protons consiste à “injecter” des ions hydrogène dans le substrat à l’aide d’un accélérateur de particules. L’idée est d’empêcher la development de défauts d’empilement de Shockley uniques en fixant des dislocations partielles dans le cristal, l’un des effets de l’introduction d’impuretés protoniques. Cependant, l’implantation de protons elle-même peut endommager le substrat 4H-SiC.
Dans l’ensemble, les résultats étaient très prometteurs vehicle les diodes qui avaient subi une implantation de protons fonctionnaient aussi bien que les normales mais sans signes de dégradation bipolaire. La détérioration des caractéristiques courant-rigidity des diodes causée par l’implantation de protons à des doses as well as faibles n’était pas significative. Cependant, la suppression de l’expansion des défauts d’empilement uniques de Shockley était significative.
Les chercheurs espèrent que ces découvertes aideront à réaliser des dispositifs SiC furthermore fiables et furthermore rentables qui peuvent réduire la consommation d’énergie dans les trains et les véhicules. “Bien que les coûts de fabrication supplémentaires de l’implantation de protons doivent être pris en compte, ils seraient similaires à ceux encourus dans l’implantation d’ions aluminium.” spécule le Dr Kato. “De furthermore, avec une optimisation supplémentaire des problems d’implantation.”
Espérons que ces découvertes aideront à libérer tout le potentiel du SiC en tant que matériau semi-conducteur pour alimenter l’électronique de nouvelle génération.
