基于碳化硅 (SiC) 的双极高压器件已被指定为开发更高效电力系统的下一个重要步骤。这些设备的效率在很大程度上取决于最大限度地减少其中发生的各种重组过程的影响，包括称为俄歇重组的过程。现在，名古屋工业大学的科学家揭示了影响俄歇复合的因素，从而为开发更高效的双极器件铺平了道路。akSesmc
高压和大功率设备对于更高效和可持续的大功率操作至关重要。这种下一代设备的一个候选者是双极碳化硅 (SiC)。SiC 器件已经找到商业应用，SiC 半导体场效应晶体管和肖特基势垒二极管由于导通电阻较低和击穿电压较高而优于硅替代品。然而，当前的工业标准 SiC 器件是单极的，即它们仅使用电子来导电。akSesmc
使用电子和空穴进行导电的双极器件根据经验具有较低的导通电阻。因此，SiC 双极型器件有望成为大功率器件的下一个重要发展方向。但是，双极 SiC 器件的效率取决于载流子寿命，而载流子寿命又取决于几个电子-空穴复合过程，即 Shockley-Read-Hall (SRH)、表面、辐射和俄歇复合过程。虽然通过控制表面结构、抛光和减少复合中心的数量可以很好地预测和最小化 SRH、表面和辐射过程的影响，但事实证明导致俄歇复合的因素更难查明。akSesmc
最近，名古屋工业大学 (NITech) 机电工程系的研究人员揭开了载流子浓度和陷阱对俄歇复合率的影响。由 NITech 的 Masashi Kato 副教授、Kazuhiro Tanaka 先生和 Keisuke Nagaya 先生组成的研究团队使用一种称为时间分辨自由载流子吸收的光学技术来测量 4H-SiC 中激发的载流子复合。该研究已发表在日本应用物理学杂志上。akSesmc
“我们知道俄歇过程依赖于低载流子注入下的供体浓度。相反，在高注入条件下，俄歇复合率随着激发载流子浓度的增加而降低。但是虽然俄歇复合系数已通过实验报告许多文献中的研究人员，通常将其报告为常数， ”加藤副教授解释道。akSesmc
在这项研究中，研究团队在高注入条件下观察了 4H-SiC 中的激发载流子复合。结果，他们发现俄歇复合主要取决于激发的载流子浓度，而陷阱的影响可以忽略不计。akSesmc
谈到这项研究的应用，Kato 副教授说：“为了创造更好的高功率器件，我们需要了解基本材料特性并优化器件结构。利用我们的方法，我们能够估计激发载流子浓度依赖性俄歇复合。我们预计，这一估计的俄歇系数将证明对未来具有高浓度载流子注入的 SiC 双极器件的开发非常有用。”akSesmc
通过更好地了解载流子和陷阱浓度对复合的影响，可以更好地预测 SiC 双极器件。随着科学家工具箱的加入，高功率 SiC 器件的下一个重要步骤比以往任何时候都更加接近。akSesmc
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