PAM-XIAMEN é capaz de fornecer substrato SiC tipo P, mais especificações consulte:https://www.powerwaywafer.com/p-type-silicon-carbide-substrate-and-igbt-devices.html.
O cristal único SiC tem as características de amplo bandgap, alto campo elétrico de ruptura crítica, alta condutividade térmica, alta velocidade de deriva de saturação da portadora e boa estabilidade. Entre as numerosas formas cristalinas de SiC, o 4H-SiC possui alta mobilidade eletrônica e fraca anisotropia, tornando-o um material chave para a fabricação de dispositivos eletrônicos de alta potência que podem operar sob alta tensão.
1. Significado da pesquisa do substrato de SiC tipo P dopado com Al cultivado em PVT
Normalmente, a resistividade dos monocristais 4H-SiC deve ser bastante baixa. Monocristais de SiC 4H tipo N com resistividade inferior a 30 mΩ•cm foram preparados usando o método de Transporte Físico de Vapor (PVT), alcançando aplicações industriais. No entanto, para monocristais 4H-SiC tipo p com baixa resistividade, seu desenvolvimento fica significativamente atrás dos monocristais 4H SiC tipo n. Até agora, a resistividade dos monocristais 4H SiC tipo p com baixa resistividade, que ainda estão em fase de pesquisa, não diminuiu para menos de 30 mΩ•cm. Especialmente, a resistividade dos monocristais 4H SiC tipo p preparados pelo método PVT industrializado muitas vezes só pode ser reduzida para cerca de 100 mΩ•cm. Isso limita seriamente o desenvolvimento de dispositivos de energia importantes, como transistores bipolares de porta isolada 4H-SiC de canal n (IGBTs) que podem operar sob alta tensão (> 10 kV).
2. Pesquisa sobre o efeito de compensação em PVT tipo P 4H-SiC cultivado
Existem duas razões principais para limitar o desenvolvimento de SiC 4H tipo p com baixa resistividade. Em primeiro lugar, ionização incompleta da impureza Al do tipo p. A energia de ionização do Al em 4H-SiC é de cerca de 0,23 eV, o que resulta em uma taxa de ionização de apenas 5% -30% para o Al à temperatura ambiente. Em segundo lugar, existem numerosos centros de compensação. Embora já se acreditasse que as impurezas de nitrogênio (N) dopadas involuntariamente eram os principais centros de compensação, resultados experimentais mostraram que o número de centros de compensação é frequentemente maior do que a concentração de dopagem com N. Isto também significa que existem outros centros de compensação desconhecidos.
Através de cálculos de primeiros princípios, descobriu-se que as vacâncias de carbono positivamente divalentes (VC2+) são um importante centro de compensação em 4H-SiC dopado com Al. À medida que a concentração de dopagem de Al aumenta, a energia de formação de VC2 + diminui, fixando assim o nível de Fermi de 4H-SiC em posições mais profundas. Isto limita seriamente o aumento na concentração de transportadores causado pelo aumento na concentração de dopagem de Al em 4H-SiC e restringe a preparação de 4H SiC tipo p de baixa resistividade. Quando a concentração de dopagem por Al é muito elevada (≥1020 cm-3), também aparecem átomos de Al intersticiais trivalentes positivos (Ali3+), o que pode contribuir parcialmente para o efeito de compensação. Espera-se que os resultados da pesquisa acima orientem os pesquisadores no desenvolvimento de métodos de controle de defeitos para 4H-SiC sob condições de equilíbrio não termodinâmico, suprimindo ou mesmo eliminando centros de compensação, conseguindo assim a preparação de 4H-SiC tipo p com baixa resistividade.
Figura 1 (a) Diagrama esquemático do efeito de compensação de VC2+ e Ali3+ sobre Alsi1-; (b) diagrama de energia de formação dos complexos Al, VC e AlSi-VC calculado pelos primeiros princípios.
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