PAM-XIAMEN è in grado di fornirvi substrato SiC di tipo P, per ulteriori specifiche consultare:https://www.powerwaywafer.com/p-type-silicon-carbide-substrate-and-igbt-devices.html.

Il cristallo singolo SiC ha le caratteristiche di ampio gap di banda, campo elettrico ad alta rottura critica, elevata conduttività termica, elevata velocità di deriva della saturazione del portatore e buona stabilità. Tra le numerose forme cristalline di SiC, 4H-SiC ha un'elevata mobilità elettronica e una debole anisotropia, che lo rendono un materiale chiave per la produzione di dispositivi elettronici di potenza ad alta potenza che possono funzionare ad alta tensione.

1. Importanza della ricerca del substrato SiC di tipo P drogato con Al coltivato PVT

Normalmente, la resistività dei singoli cristalli 4H-SiC deve essere piuttosto bassa. I cristalli singoli SiC 4H di tipo N con una resistività inferiore a 30 mΩ•cm sono stati preparati utilizzando il metodo del trasporto fisico del vapore (PVT), ottenendo applicazioni industriali. Tuttavia, per i singoli cristalli 4H-SiC di tipo p con bassa resistività, il loro sviluppo è significativamente in ritardo rispetto ai singoli cristalli 4H SiC di tipo n. Finora, la resistività dei singoli cristalli SiC 4H di tipo p a bassa resistività, che sono ancora in fase di ricerca, non è scesa al di sotto di 30 mΩ•cm. In particolare, la resistività dei singoli cristalli SiC 4H di tipo p preparati con il metodo PVT industrializzato può spesso essere ridotta solo a circa 100 mΩ•cm. Ciò limita seriamente lo sviluppo di importanti dispositivi di potenza come i transistor bipolari a gate isolato 4H-SiC (IGBT) a canale n che possono funzionare ad alta tensione (>10 kV).

2. Ricerca sull'effetto di compensazione nel 4H-SiC di tipo P coltivato con PVT

Esistono due ragioni principali per limitare lo sviluppo di SiC 4H di tipo p con bassa resistività. Innanzitutto, ionizzazione incompleta dell'impurezza di tipo p Al. L'energia di ionizzazione dell'Al in 4H-SiC è di circa 0,23 eV, il che si traduce in un tasso di ionizzazione di solo il 5% -30% per l'Al a temperatura ambiente. In secondo luogo, esistono numerosi centri di compensazione. Sebbene un tempo si credesse che le impurità di azoto (N) drogate involontariamente fossero i principali centri di compensazione, i risultati sperimentali hanno dimostrato che il numero di centri di compensazione è spesso maggiore della concentrazione di N drogante. Ciò significa anche che esistono altri centri di compensazione sconosciuti.

Attraverso i calcoli dei primi principi, si è scoperto che i posti vacanti di carbonio positivamente bivalenti (VC2+) sono un importante centro di compensazione nel 4H-SiC drogato con Al. All’aumentare della concentrazione del drogaggio con Al, l’energia di formazione di VC2+ diminuisce, bloccando così il livello di Fermi di 4H-SiC in posizioni più profonde. Ciò limita seriamente l'aumento della concentrazione del portatore causato dall'aumento della concentrazione di drogaggio di Al nel 4H-SiC e limita la preparazione di 4H SiC di tipo p a bassa resistività. Quando la concentrazione di drogaggio di Al è molto elevata (≥1020 cm-3), compaiono anche atomi di Al interstiziali trivalenti positivi (Ali3+), che possono parzialmente contribuire all'effetto di compensazione. Si prevede che i risultati della ricerca di cui sopra guideranno i ricercatori nello sviluppo di metodi di controllo dei difetti per 4H-SiC in condizioni non di equilibrio termodinamico, sopprimendo o addirittura eliminando i centri di compensazione, ottenendo così la preparazione di 4H-SiC di tipo p con bassa resistività.

Fig. 1 (a) Diagramma schematico dell'effetto di compensazione di VC2+ e Ali3+ su Alsi1-; (b) diagramma dell'energia di formazione dei complessi Al, VC e AlSi-VC calcolato secondo i primi principi.

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