Pesquisadores da Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) desenvolveram um método simples, mas preciso, para encontrar defeitos na última geração de transistores de carboneto de silício. Isso irá acelerar o processo de desenvolvimento de transistores com maior eficiência energética no futuro. Eles já publicaram suas descobertas em Física das Comunicações .

Aumentar a eficiência dos dispositivos eletrônicos de potência é uma forma de economizar energia em nosso mundo altamente tecnológico. São esses componentes que fornecem energia das estações fotovoltaicas ou eólicas à rede. Ao mesmo tempo, Contudo, idealmente, esses componentes devem usar o mínimo de eletricidade possível. De outra forma, excesso de ouvir resultados, e sistemas de resfriamento complexos adicionais são necessários, como resultado, desperdiçando energia.

É aqui que os componentes feitos de silício, o material semicondutor padrão, atingir seus limites com base em suas propriedades materiais intrínsecas. Há, Contudo, uma alternativa muito mais adequada:carboneto de silício, ou SiC para breve, um composto feito de silício e carbono. Suporta altas tensões, funciona mesmo em altas temperaturas, é quimicamente robusto e é capaz de trabalhar em altas frequências de comutação, o que permite uma eficiência energética ainda melhor. Os componentes de SiC têm sido usados ​​com muito sucesso há vários anos.

Interruptores eletrônicos de potência feitos de carboneto de silício, conhecidos como transistores de efeito de campo, ou MOSFETs para abreviar, funcionam com base na interface entre o SiC e uma camada muito fina de óxido de silício que é depositada ou cultivada sobre ele. Esta interface, Contudo, representa um desafio significativo para os pesquisadores:durante a fabricação, defeitos indesejáveis ​​são criados na interface que interceptam os portadores de carga e reduzem a corrente elétrica no dispositivo. A pesquisa sobre esses defeitos é, portanto, de extrema importância se quisermos aproveitar ao máximo o potencial oferecido pelo material.

Padrão descoberto

Técnicas de medição convencionais, que geralmente foram desenvolvidos com dispositivos MOSFET de silício em mente, simplesmente ignore a existência de tais defeitos. Embora existam outras técnicas de medição disponíveis, eles são mais complexos e demorados, e são inadequados para uso em grande escala ou simplesmente não são adequados para uso em componentes acabados. Então, os pesquisadores da Cátedra de Física Aplicada da FAU buscaram novos, métodos aprimorados para investigar defeitos de interface - e eles foram bem-sucedidos.

Eles perceberam que os defeitos da interface sempre seguem o mesmo padrão. "Traduzimos esse padrão em uma fórmula matemática, "explica o doutorando Martin Hauck." Usar a fórmula nos dá uma maneira inteligente de levar em conta defeitos de interface em nossos cálculos. Isso não nos dá apenas valores muito precisos para parâmetros típicos de dispositivos, como mobilidade de elétrons ou tensão de limiar, também nos permite determinar a distribuição e a densidade dos defeitos de interface quase na lateral. "

Em experimentos conduzidos com transistores especialmente projetados para esse propósito pelos parceiros industriais dos pesquisadores Infineon Technologies Austria AG e sua subsidiária Kompetenzzentrum für Automobil- &Industrie-Elektronik GmbH, o método também provou ser altamente preciso. Uma análise mais detalhada do núcleo interno dos transistores de efeito de campo permite ciclos de inovação mais curtos e aprimorados. Usando este método, processos que visam reduzir defeitos podem ser avaliados com precisão, de forma rápida e simples, e trabalhar no desenvolvimento de novos, mais eletrônica de potência de economia de energia pode ser acelerada de acordo.