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真空慢退火工艺对4H-SiC核辐射探测器性能的影响
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作者 杨凯 张春林 +3 位作者 李海霞 李占奎 李荣华 卢子伟 《兰州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期248-252,共5页
制备了一种肖特基二极管结构的4H-SiC辐射探测器.在真空环境下,用不同的温度对欧姆电极进行慢退火处理,达到良好的欧姆接触.对其反向I-V特性和能量分辨率进行测试对比,欧姆电极在800℃条件下性能最好,在全耗尽状态下能量分辨率为1.36%,... 制备了一种肖特基二极管结构的4H-SiC辐射探测器.在真空环境下,用不同的温度对欧姆电极进行慢退火处理,达到良好的欧姆接触.对其反向I-V特性和能量分辨率进行测试对比,欧姆电极在800℃条件下性能最好,在全耗尽状态下能量分辨率为1.36%,耐压测试运行稳定, 200 V偏压下漏电流仅有463 pA.与其他退火温度相比,该工艺下的4H-SiC探测器运行稳定,具有漏电流低、能量分辨率高的优势. 展开更多
关键词 4h-sic探测器 欧姆电极 退火 能量分辨率
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电子辐照对4H-SiC MOS材料缺陷的影响
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作者 刘帅 熊慧凡 +3 位作者 杨霞 杨德仁 皮孝东 宋立辉 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第9期1536-1541,共6页
4H-SiC金属氧化物半导体(MOS)基器件在电子辐照环境下应用时可能产生新的材料缺陷,导致其电学性能发生退化。本文选取结构最简单的MOS基器件(4H-SiC MOS电容器)为对象,研究了一系列电子辐照剂量下材料缺陷的演变情况。在10 MeV电子束下... 4H-SiC金属氧化物半导体(MOS)基器件在电子辐照环境下应用时可能产生新的材料缺陷,导致其电学性能发生退化。本文选取结构最简单的MOS基器件(4H-SiC MOS电容器)为对象,研究了一系列电子辐照剂量下材料缺陷的演变情况。在10 MeV电子束下对MOS样品进行30、50、100、500、1 000 kGy剂量的辐照,对辐照前、后样品进行深能级瞬态谱测试(DLTS)和电容-电压(C-V)曲线表征。DLTS实验结果表明,低剂量电子辐照前、后4H-SiC/SiO_(2)界面及近界面处的缺陷没有发生明显变化,而高剂量辐照导致双碳间隙原子缺陷的构型发生了改变,演变后的构型能级位置更深,化学结构更加稳定。C-V曲线测试结果发现,不同电子辐照剂量导致MOS电容器平带电压发生不同程度的负向漂移,这很可能是SiO_(2)氧化层中氧空位数量和4H-SiC/SiO_(2)界面及近界面处缺陷数量共同影响的结果。本文研究结果对研发和优化抗电子辐照的4H-SiC MOS制备工艺具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 4h-sic MOS 电子辐照 缺陷变化 双碳间隙原子 深能级瞬态谱
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基于4H-SiC的开槽四梁式压阻式加速度计设计及仿真研究
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作者 白贵文 田学东 +1 位作者 雷程 梁庭 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第2期11-14,35,共5页
基于4H-SiC设计了一种开槽四梁式的压阻式加速度计,通过分析开槽位置、开槽大小对传感器灵敏度及固有频率的影响确定了开槽的相关参数,并对该结构采用有限元方法进行了热-力耦合仿真,确定了该结构在不同温度场下施加不同载荷时的理论电... 基于4H-SiC设计了一种开槽四梁式的压阻式加速度计,通过分析开槽位置、开槽大小对传感器灵敏度及固有频率的影响确定了开槽的相关参数,并对该结构采用有限元方法进行了热-力耦合仿真,确定了该结构在不同温度场下施加不同载荷时的理论电压输出。研究结果表明:该结构相较于传统双端四梁结构输出灵敏度提升51.4%,固有频率仅下降14.2%,在ANSYS 600℃的稳态温度场环境下,传感器输入载荷与输出电压成线性关系,理论满量程输出为39.71 mV。 展开更多
关键词 4h-sic 开槽 压阻式加速度计 有限元方法 热-力耦合仿真
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基于4H-SiC的低横向灵敏度压阻式加速度计设计仿真研究
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作者 白贵文 雷程 +2 位作者 梁庭 王丙寅 赵艳栋 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第8期1-5,共5页
文中基于4H-SiC设计了一种开槽式低横向灵敏度压阻式加速度计,通过分析支撑梁位置及开槽尺寸对加速度计性能的影响确定了相关结构参数,并对该结构采用有限元方法进行了热-力耦合仿真,确定了该结构在600℃温度场中施加不同载荷时的理论... 文中基于4H-SiC设计了一种开槽式低横向灵敏度压阻式加速度计,通过分析支撑梁位置及开槽尺寸对加速度计性能的影响确定了相关结构参数,并对该结构采用有限元方法进行了热-力耦合仿真,确定了该结构在600℃温度场中施加不同载荷时的理论电压输出。研究结果表明:该结构相较于已有的双端四梁结构X轴方向的横向灵敏度由3.3%降至2.6%,Y轴方向横向灵敏度由29.9%降至1.5%,传感器芯片在600℃高温环境下输入载荷与输出电压呈线性关系,100 g载荷下的理论输出电压为3.65 mV。 展开更多
关键词 4h-sic 低横向灵敏度 压阻式加速度计 有限元方法 热-力耦合仿真
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4H-SiC晶片热导率的激光拉曼光谱研究
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作者 任春辉 郭之健 +1 位作者 张宇飞 王凯悦 《太原科技大学学报》 2024年第2期187-192,共6页
在本研究中,使用激光激发的激光拉曼光谱研究了4H-SiC晶片从低温(80 K)到室温(290 K)的热导率。在整个测量过程中,激光既作为拉曼光谱的激发源又作为热源,通过激光加热提高了晶片表面的局部温度。同样,拉曼峰的位置会随着晶片温度的升... 在本研究中,使用激光激发的激光拉曼光谱研究了4H-SiC晶片从低温(80 K)到室温(290 K)的热导率。在整个测量过程中,激光既作为拉曼光谱的激发源又作为热源,通过激光加热提高了晶片表面的局部温度。同样,拉曼峰的位置会随着晶片温度的升高而向高频侧偏移,通过分析拉曼光谱位置的偏移和局部温度升高的关系得到了4H-SiC晶片的热导率。结果表明,4H-SiC晶片的热导率在低温情况下随温度升高而升高,此时K∝T 3,当热导率的值达到最大后随着温度的升高而降低,此时K∝T-1,这归因于声子-声子间相互作用和声子缺陷散射的作用。 展开更多
关键词 4h-sic 热导率 拉曼光谱 低温
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基于4H-SiC探测器多球谱仪的聚变中子能谱测量研究
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作者 张明强 钟国强 +5 位作者 黄娟 常加峰 杜勤 陈传凯 陆洋 陈乐 《核技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期77-84,共8页
Bonner多球谱仪作为主要用于测量中子能谱和剂量的仪器,对于聚变装置的辐射监测与防护具有重要意义。为了研究超导托卡马克(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)在中性束注入(Neutral Beam Injector,NBI)加热实验条件... Bonner多球谱仪作为主要用于测量中子能谱和剂量的仪器,对于聚变装置的辐射监测与防护具有重要意义。为了研究超导托卡马克(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)在中性束注入(Neutral Beam Injector,NBI)加热实验条件下的中子能谱和剂量当量,研制了一套由涂有6LiF的4H-SiC半导体探测器和8个慢化球组成的Bonner中子多球谱仪,在相应放电实验中进行了实验测量。通过与EAST上中子注量监测结果进行源强归一化处理,并结合模拟计算获得的每个慢化球中子响应函数,利用最大熵程序解算出大厅内部中子能谱分布。进一步通过中子注量-剂量转化系数获得中子剂量当量,并与蒙特卡罗方法模拟计算的主机大厅内相应位置的中子能谱和剂量当量进行比较,归一化聚变中子源项下测量位置的中子注量与模拟值的比值为0.98;归一化聚变中子源项下测量位置的周围剂量当量与模拟值的比值为1.05。对比结果验证了该多球谱仪在EAST装置上初步应用的可靠性。 展开更多
关键词 Bonner多球谱仪 4h-sic探测器 中子能谱 EAST
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1000V 4H-SiC VDMOS结构设计与特性研究
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作者 李尧 牛瑞霞 +6 位作者 王爱玲 王奋强 蓝俊 张栩莹 张鹏杰 刘良朋 吴回州 《半导体光电》 CAS 北大核心 2024年第3期378-383,共6页
设计并优化了一种基于4H-SiC的1000V垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS),在留有50%的裕度后,通过Silvaco仿真软件详细研究了器件各项参数与耐压特性之间的关系。经优化,器件的阈值电压为2.3V,击穿电压达1525V,相较于相同耐... 设计并优化了一种基于4H-SiC的1000V垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS),在留有50%的裕度后,通过Silvaco仿真软件详细研究了器件各项参数与耐压特性之间的关系。经优化,器件的阈值电压为2.3V,击穿电压达1525V,相较于相同耐压条件下的Si基VDMOS,4H-SiC VDMOS的击穿电压提升了12%。此外,击穿时4H-SiC VDMOS表面电场分布相对均匀,最大值为3.4×10^(6)V/cm。终端有效长度为15μm,约为Si基VDMOS的6%,总体面积减小了近1/10。并且4H-SiC VDMOS结构简单,与相同耐压条件下的Si基VDMOS相比,未增加额外的工艺步骤,易于实现。 展开更多
关键词 4h-sic 垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管 击穿电压 漂移区参数 沟道长度
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4H-SiC光导开关性能的仿真研究
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作者 蓝华英 罗尧天 +2 位作者 崔海娟 肖建平 孙久勋 《半导体光电》 CAS 北大核心 2024年第2期195-199,共5页
碳化硅光导开关是相关领域的研究热点,但是文献中对4H-SiC光导开关的理论研究仍然以集总元件模型为主,仅能给出定性结果,典型文献中瞬态条件下的实验数据还没有定量的理论解释。文章使用SilvacoTCAD软件中的器件-电路混合模式,结合自编... 碳化硅光导开关是相关领域的研究热点,但是文献中对4H-SiC光导开关的理论研究仍然以集总元件模型为主,仅能给出定性结果,典型文献中瞬态条件下的实验数据还没有定量的理论解释。文章使用SilvacoTCAD软件中的器件-电路混合模式,结合自编的载流子迁移率接口程序,对4H-SiC光导开关的光学电学特性进行模拟仿真。单脉冲响应的仿真结果表明,器件在瞬态条件下的峰值光电流随光能的变化与文献中的实验数据相符合,表明所用模型和参数具有合理性。对影响单脉冲响应的主要因素,包括脉冲能量、脉冲宽度、碳化硅厚度,进行了计算和分析。同时,针对两种碳化硅厚度的器件,进行了多脉冲串响应的计算和分析。文章得到的结果和结论对碳化硅光导开关的进一步研究具有较好的参考价值。 展开更多
关键词 4h-sic 光导开关 SilvacoTCAD 仿真模型
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Defects evolution in n-type 4H-SiC induced by electron irradiation and annealing
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作者 Huifan Xiong Xuesong Lu +5 位作者 Xu Gao Yuchao Yan Shuai Liu Lihui Song Deren Yang Xiaodong Pi 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2024年第7期77-83,共7页
Radiation damage produced in 4H-SiC by electrons of different doses is presented by using multiple characterization techniques. Raman spectra results indicate that SiC crystal structures are essentially impervious to ... Radiation damage produced in 4H-SiC by electrons of different doses is presented by using multiple characterization techniques. Raman spectra results indicate that SiC crystal structures are essentially impervious to 10 Me V electron irradiation with doses up to 3000 kGy. However, irradiation indeed leads to the generation of various defects, which are evaluated through photoluminescence(PL) and deep level transient spectroscopy(DLTS). The PL spectra feature a prominent broad band centered at 500 nm, accompanied by several smaller peaks ranging from 660 to 808 nm. The intensity of each PL peak demonstrates a linear correlation with the irradiation dose, indicating a proportional increase in defect concentration during irradiation. The DLTS spectra reveal several thermally unstable and stable defects that exhibit similarities at low irradiation doses.Notably, after irradiating at the higher dose of 1000 kGy, a new stable defect labeled as R_(2)(Ec-0.51 eV) appeared after annealing at 800 K. Furthermore, the impact of irradiation-induced defects on SiC junction barrier Schottky diodes is discussed. It is observed that high-dose electron irradiation converts SiC n-epilayers to semi-insulating layers. However, subjecting the samples to a temperature of only 800 K results in a significant reduction in resistance due to the annealing out of unstable defects. 展开更多
关键词 4h-sic deep level transient spectroscopy(DLTS) photoluminescence(PL) DEFECTS
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基于国产单晶衬底的150 mm 4H-SiC同质外延技术进展
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作者 赵志飞 王翼 +3 位作者 周平 李士颜 陈谷然 李赟 《固体电子学研究与进展》 CAS 北大核心 2023年第2期147-157,共11页
高阻断电压、大功率密度、高转化效率是电力电子器件技术持续追求的目标,基于4H-SiC优异的材料特性,在电力电子器件应用方面具有广阔的发展前景。围绕SiC MOSFET器件对外延材料的需求,介绍了国内外主流的SiC外延设备及国产SiC衬底的发展... 高阻断电压、大功率密度、高转化效率是电力电子器件技术持续追求的目标,基于4H-SiC优异的材料特性,在电力电子器件应用方面具有广阔的发展前景。围绕SiC MOSFET器件对外延材料的需求,介绍了国内外主流的SiC外延设备及国产SiC衬底的发展,并重点介绍了宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室在国产150 mm(6英寸)SiC衬底上的高速外延技术进展。通过关键技术攻关,实现了150 mm SiC外延材料表面缺陷密度≤0.5 cm-2,BPD缺陷密度≤0.1 cm-2,片内掺杂浓度不均匀性≤5%,片内厚度不均匀性≤1%。基于自主外延材料,实现了650~1200 V SiC MOSFET产品商业化以及6.5~15 kV高压SiC MOSFET器件的产品定型。 展开更多
关键词 外延设备 单晶衬底 4h-sic 同质外延 外延缺陷
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具有异质结体二极管和N包围型P柱的4H-SiC超结MOSFET
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作者 姚登浪 吴栋 +1 位作者 张颖 郭祥 《电子元件与材料》 CAS 北大核心 2023年第12期1454-1461,共8页
利用TCAD仿真研究了一种具有异质结体二极管与N包围型P柱超结的4H-SiC UMOSFET(SJH-MOSFET)。通过在SJH-MOSFET中引入异质结和具有电荷平衡的超结结构,能够有效地优化器件的击穿电压、比导通电阻、反向恢复特性。研究结果表明,薄轻掺杂... 利用TCAD仿真研究了一种具有异质结体二极管与N包围型P柱超结的4H-SiC UMOSFET(SJH-MOSFET)。通过在SJH-MOSFET中引入异质结和具有电荷平衡的超结结构,能够有效地优化器件的击穿电压、比导通电阻、反向恢复特性。研究结果表明,薄轻掺杂的电流扩展层(CSL)和N型包围使得耗尽区变窄,并为电流的流动提供了两个扩散路径,其中CSL使得电子快速地水平扩散,而N型包围允许电子可以垂直地流动,改进后结构的耐压提升了13.6%,栅槽底部高电场降低了10.5%,比导通电阻降低了10.5%,开启时间降低了38.4%,关断时间降低了44.7%;体区嵌入P+多晶硅与漂移区接触形成异质结体二极管,由于异质结特殊的能带结构,使得体二极管在导通时,P+多晶硅里空穴较少地流入到漂移区,使反向恢复电荷降低了42.96%,反向恢复时间降低了4.17%。 展开更多
关键词 U-MOSFET 超结 4h-sic 异质结 击穿电压 反向恢复
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基于聚氨酯垫的4H-SiC单晶衬底研磨性质研究 被引量:1
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作者 吴锐文 宋华平 +2 位作者 杨军伟 屈红霞 赖晓芳 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第5期759-765,共7页
4H-SiC单晶是典型的难加工材料,研磨加工后表面损伤的密度和深度直接影响后续抛光工序的质量和效率。采用普通铸铁盘研磨工艺会导致晶圆表面划痕多、边缘破片以及去除率不稳定等问题。本实验采用聚氨酯垫研磨工艺,减少研磨划痕,提高了... 4H-SiC单晶是典型的难加工材料,研磨加工后表面损伤的密度和深度直接影响后续抛光工序的质量和效率。采用普通铸铁盘研磨工艺会导致晶圆表面划痕多、边缘破片以及去除率不稳定等问题。本实验采用聚氨酯垫研磨工艺,减少研磨划痕,提高了研磨后的表面质量,实现了SiC衬底的精准研磨。通过改变金刚石磨料粒度、磨抛盘转速、研磨压强进行SiC衬底的研磨实验,探究最优工艺参数及各条件对研磨效果的影响规律。实验结果表明:随着研磨盘速度增大,研磨的去除率增大,其对应的粗糙度先降低后升高;增大金刚石磨料的粒径会增大研磨的去除率,但研磨后表面粗糙度也会持续增大;通过增加研磨压强,材料的去除率和表面粗糙度都将增加,但去除率增加的速率由快变慢,而粗糙度增加的速率逐渐加快。综合考虑,采用聚氨酯垫研磨时,较优研磨工艺参数为:金刚石研磨液浓度为3%,金刚石粒径为1μm,研磨液供给速度为5 mL/min,研磨压强为47 kPa,研磨转速35 r/min。该工艺下SiC材料的去除率为0.7μm/h,研磨后SiC衬底的表面粗糙度为24 nm。 展开更多
关键词 4h-sic 研磨 聚氨酯垫 表面粗糙度 去除率 金刚石磨料
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4H-SiC SP-MPS二极管迅回效应的仿真研究
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作者 姜佳池 汪再兴 +2 位作者 保玉璠 彭华溢 李尧 《电子元件与材料》 CAS 北大核心 2023年第10期1221-1226,共6页
为了抑制4H-SiC MPS二极管的迅回效应,在传统结构的肖特基结下方引入P-轻掺杂区形成SP-MPS结构。给出简化电阻模型和等效电路图分析MPS二极管的正向导通特性,仿真了肖特基区宽度、P+区结深及P-区深度等关键参数对迅回效应的影响。研究... 为了抑制4H-SiC MPS二极管的迅回效应,在传统结构的肖特基结下方引入P-轻掺杂区形成SP-MPS结构。给出简化电阻模型和等效电路图分析MPS二极管的正向导通特性,仿真了肖特基区宽度、P+区结深及P-区深度等关键参数对迅回效应的影响。研究结果表明,减小肖特基区宽度、增加P+区结深均可有效抑制迅回效应。SPMPS结构通过添加P-轻掺杂区来调整肖特基势垒高度进而控制转折电压的大小,增加P-区深度对迅回效应具有抑制作用,但与P-区掺杂浓度基本无关。对比传统MPS结构,在P-区深度为0.25μm、掺杂浓度为1×10^(17)cm^(-3)的条件下,SP-MPS结构的肖特基势垒高度增加了35.7%,转折电压降低了73.2%,明显改善迅回效应对MPS二极管正向特性的影响。 展开更多
关键词 4h-sic MPS二极管 迅回效应 转折电压 肖特基势垒高度
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4H-SiC p-n结基于精确碰撞电离模型的雪崩倍增因子研究
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作者 熊俊程 黄海猛 +1 位作者 张子敏 张国义 《微电子学》 CAS 北大核心 2023年第2期333-337,共5页
雪崩倍增效应是4H-SiC雪崩光电二极管、功率半导体器件等器件的关键机理。作为其中最重要的物理参数,雪崩倍增因子(M)的精确解析表达式目前未见报道。文章提出4H-SiC p-n结M的精确计算方法及其解析表达式。基于更准确的碰撞电离模型,通... 雪崩倍增效应是4H-SiC雪崩光电二极管、功率半导体器件等器件的关键机理。作为其中最重要的物理参数,雪崩倍增因子(M)的精确解析表达式目前未见报道。文章提出4H-SiC p-n结M的精确计算方法及其解析表达式。基于更准确的碰撞电离模型,通过MATLAB对4H-SiC单边突变结(p^(+)-n)电子和空穴的碰撞电离积分(I)进行精确的数值计算,给出击穿电压(BV)随掺杂浓度的经验表达式,进一步提出电离积分随外加电压及掺杂浓度的拟合表达式。此外,对外加电压接近BV的情形进行细致的相对误差分析,表明电子电离积分受电场影响显著。对于雪崩光电二极管及功率器件较宽的BV范围,所提出的拟合表达式在外加反向偏压大于0.65BV时具有较高的精确度(相对误差小于5%)。 展开更多
关键词 4h-sic 雪崩倍增因子 碰撞电离积分 Miller公式
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Analysis of high-temperature performance of 4H-SiC avalanche photodiodes in both linear and Geiger modes
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作者 周幸叶 吕元杰 +5 位作者 郭红雨 顾国栋 王元刚 梁士雄 卜爱民 冯志红 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期583-588,共6页
The high-temperature performance of 4H-SiC ultraviolet avalanche photodiodes(APDs)in both linear and Geiger modes is extensively investigated.During the temperature-dependent measurements,a fixed bias voltage is adopt... The high-temperature performance of 4H-SiC ultraviolet avalanche photodiodes(APDs)in both linear and Geiger modes is extensively investigated.During the temperature-dependent measurements,a fixed bias voltage is adopted for the device samples,which is much more practical and important for high-temperature applications.The results show that the fabricated 4H-SiC APDs are very stable and reliable at high temperatures.As the temperature increases from room temperature to 425 K,the dark current at 95%of the breakdown voltage increases slightly and remains lower than40 pA.In Geiger mode,our 4H-SiC APDs can be self-quenched in a passive-quenching circuit,which is expected for highspeed detection systems.Moreover,an interesting phenomenon is observed for the first time:the single-photon detection efficiency shows a non-monotonic variation as a function of temperature.The physical mechanism of the variation in hightemperature performance is further analyzed.The results in this work can provide a fundamental reference for researchers in the field of 4H-SiC APD ultraviolet detectors. 展开更多
关键词 4h-sic avalanche photodiode ultraviolet detector high temperature
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Impacts of hydrogen annealing on the carrier lifetimes in p-type 4H-SiC after thermal oxidation
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作者 张锐军 洪荣墩 +11 位作者 韩景瑞 丁雄杰 李锡光 蔡加法 陈厦平 傅德颐 林鼎渠 张明昆 吴少雄 张宇宁 吴正云 张峰 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期60-65,共6页
Thermal oxidation and hydrogen annealing were applied on a 100μm thick Al-doped p-type 4H-Si C epitaxial wafer to modulate the minority carrier lifetime,which was investigated by microwave photoconductive decay(μ-PC... Thermal oxidation and hydrogen annealing were applied on a 100μm thick Al-doped p-type 4H-Si C epitaxial wafer to modulate the minority carrier lifetime,which was investigated by microwave photoconductive decay(μ-PCD).The minority carrier lifetime decreased after each thermal oxidation.On the contrary,with the hydrogen annealing time increasing to3 hours,the minority carrier lifetime increased from 1.1μs(as-grown)to 3.14μs and then saturated after the annealing time reached 4 hours.The increase of surface roughness from 0.236 nm to 0.316 nm may also be one of the reasons for limiting the further improvement of the minority carrier lifetimes.Moreover,the whole wafer mappings of minority carrier lifetimes before and after hydrogen annealing were measured and discussed.The average minority carrier lifetime was up to 1.94μs and non-uniformity of carrier lifetime reached 38%after 4-hour hydrogen annealing.The increasing minority carrier lifetimes could be attributed to the double mechanisms of excess carbon atoms diffusion caused by selective etching of Si atoms and passivation of deep-level defects by hydrogen atoms. 展开更多
关键词 4h-sic carrier lifetime hydrogen annealing
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Low working loss Si/4H-SiC heterojunction MOSFET with analysis of the gate-controlled tunneling effect
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作者 Hang Chen You-Run Zhang 《Journal of Electronic Science and Technology》 EI CSCD 2023年第4期35-47,共13页
A silicon (Si)/silicon carbide (4H-SiC) heterojunction double-trench metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) (HDT-MOS) with the gate-controlled tunneling effect is proposed for the first time based ... A silicon (Si)/silicon carbide (4H-SiC) heterojunction double-trench metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) (HDT-MOS) with the gate-controlled tunneling effect is proposed for the first time based on simulations. In this structure, the channel regions are made of Si to take advantage of its high channel mobility and carrier density. The voltage-withstanding region is made of 4H-SiC so that HDT-MOS has a high breakdown voltage (BV) similar to pure 4H-SiC double-trench MOSFETs (DT-MOSs). The gate-controlled tunneling effect indicates that the gate voltage (V_(G)) has a remarkable influence on the tunneling current of the heterojunction. The accumulation layer formed with positive VG can reduce the width of the Si/SiC heterointerface barrier, similar to the heavily doped region in an Ohmic contact. This narrower barrier is easier for electrons to tunnel through, resulting in a lower heterointerface resistance. Thus, with similar BV (approximately 1770 V), the specific on-state resistance (R_(ON-SP)) of HDT-MOS is reduced by 0.77 mΩ·cm^(2) compared with that of DT-MOS. The gate-to-drain charge (Q_(GD)) and switching loss of HDT-MOS are 52.14% and 22.59% lower than those of DT-MOS, respectively, due to the lower gate platform voltage (V_(GP)) and the corresponding smaller variation (ΔV_(GP)). The figure of merit (Q_(GD)×R_(ON-SP)) of HDT-MOS decreases by 61.25%. Moreover, the heterointerface charges can reduce RON-SP of HDT-MOS due to trap-assisted tunneling while the heterointerface traps show the opposite effect. Therefore, the HDT-MOS structure can significantly reduce the working loss of SiC MOSFET, leading to a lower temperature rise when the devices are applied in the system. 展开更多
关键词 HETEROJUNCTION On-state resistance Silicon carbide(4h-sic)trench metal-oxide-semiconductor field effect transistors(MOSFETs) Switching loss
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Saturation thickness of stacked SiO_(2)in atomic-layer-deposited Al_(2)O_(3)gate on 4H-SiC
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作者 邵泽伟 徐弘毅 +2 位作者 王珩宇 任娜 盛况 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第8期397-403,共7页
High-k materials as an alternative dielectric layer for SiC power devices have the potential to reduce interfacial state defects and improve MOS channel conduction capability.Besides,under identical conditions of gate... High-k materials as an alternative dielectric layer for SiC power devices have the potential to reduce interfacial state defects and improve MOS channel conduction capability.Besides,under identical conditions of gate oxide thickness and gate voltage,the high-k dielectric enables a greater charge accumulation in the channel region,resulting in a larger number of free electrons available for conduction.However,the lower energy band gap of high-k materials leads to significant leakage currents at the interface with Si C,which greatly affects device reliability.By inserting a layer of SiO_(2)between the high-k material and Si C,the interfacial barrier can be effectively widened and hence the leakage current will be reduced.In this study,the optimal thickness of the intercalated SiO_(2)was determined by investigating and analyzing the gate dielectric breakdown voltage and interfacial defects of a dielectric stack composed of atomic-layer-deposited Al_(2)O_(3)layer and thermally nitride SiO_(2).Current-voltage and high-frequency capacitance-voltage measurements were performed on metal-oxide-semiconductor test structures with 35 nm thick Al_(2)O_(3)stacked on 1 nm,2 nm,3 nm,6 nm,or 9 nm thick nitride SiO_(2).Measurement results indicated that the current conducted through the oxides was affected by the thickness of the nitride oxide and the applied electric field.Finally,a saturation thickness of stacked SiO_(2)that contributed to dielectric breakdown and interfacial band offsets was identified.The findings in this paper provide a guideline for the SiC gate dielectric stack design with the breakdown strength and the interfacial state defects considered. 展开更多
关键词 4h-sic SiO_(2)/Al_(2)O_(3)stacks saturation thickness dielectric breakdown
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4H-SiC SBD和JBS退火研究 被引量:3
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作者 闫锐 杨霏 +2 位作者 陈昊 彭明明 潘宏菽 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2009年第7期433-436,共4页
在4H-SiC外延材料上制备了SBD和JBS器件,研究并分析了退火温度对这两种器件正反向特性的影响。结果表明,低于350℃退火可同时提高SBD和JBS的正反向特性。当退火温度高于350℃时,二者的正向特性都出现退化,SBD退化较JBS更为严重。JBS阻... 在4H-SiC外延材料上制备了SBD和JBS器件,研究并分析了退火温度对这两种器件正反向特性的影响。结果表明,低于350℃退火可同时提高SBD和JBS的正反向特性。当退火温度高于350℃时,二者的正向特性都出现退化,SBD退化较JBS更为严重。JBS阻断电压随退火温度升高而增大,在退火温度高于450℃时增加趋势变缓。SBD阻断电压随退火温度升高先升后降,在500℃退火时达到一个最大值。可见一定程度的退火有助于提高4H-SiCSBD和JBS器件的正反向特性,但须考虑其对正反向特性的不同影响。综合而言,退火优化后JBS优于SBD器件性能。 展开更多
关键词 4h-sic肖特基势垒二极管 4h-sic结势垒肖特基 退火 正向特性 反向特性
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基于MOCVD的4H-SiC同质外延缺陷控制方法分析
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作者 徐玉超 潘恩赐 《集成电路应用》 2023年第1期50-51,共2页
阐述4H-SiC同质外延生长过程中出现的三角形缺陷。基于三角形缺陷的成核原理,对外延层结构和生长参数进行改进,从而在4H-SiC衬底与外延之间横向生长一层高质量的缓冲层。
关键词 集成电路制造 4h-sic 同质外延 MOCVD 三角形缺陷
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