Investigadores de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) han desarrollado un método simple pero preciso para encontrar defectos en la última generación de transistores de carburo de silicio. Esto acelerará el proceso de desarrollo de transistores más eficientes energéticamente en el futuro. Ahora han publicado sus hallazgos en Física de las comunicaciones .

Aumentar la eficiencia de los dispositivos electrónicos de potencia es una forma de ahorrar energía en nuestro mundo altamente tecnológico. Son estos componentes los que alimentan la energía de las centrales fotovoltaicas o eólicas a la red. Al mismo tiempo, sin embargo, Lo ideal es que estos componentes utilicen la menor cantidad de electricidad posible. De lo contrario, exceso de resultados de escuchar, y se requieren sistemas de enfriamiento complejos adicionales, desperdiciando energía como resultado.

Aquí es donde los componentes hechos de silicio, el material semiconductor estándar, alcanzan sus límites sobre la base de sus propiedades materiales intrínsecas. Hay, sin embargo, una alternativa mucho más adecuada:carburo de silicio, o SiC para abreviar, un compuesto hecho de silicio y carbono. Soporta altos voltajes, funciona incluso a altas temperaturas, es químicamente robusto y puede trabajar a altas frecuencias de conmutación, lo que permite una eficiencia energética aún mejor. Los componentes de SiC se han utilizado con mucho éxito durante varios años.

Interruptores electrónicos de potencia de carburo de silicio, conocidos como transistores de efecto de campo, o MOSFET para abreviar, trabajan sobre la base de la interfaz entre el SiC y una capa muy fina de óxido de silicio que se deposita o crece sobre él. Esta interfaz, sin embargo, plantea un desafío importante para los investigadores:durante la fabricación, Se crean defectos no deseados en la interfaz que atrapan los portadores de carga y reducen la corriente eléctrica en el dispositivo. Por lo tanto, la investigación de estos defectos es de suma importancia si queremos aprovechar al máximo el potencial que ofrece el material.

Patrón descubierto

Técnicas de medición convencionales, que generalmente se han desarrollado teniendo en cuenta los dispositivos MOSFET de silicio, simplemente ignore la existencia de tales defectos. Si bien existen otras técnicas de medición disponibles, son más complejas y requieren más tiempo, y son inadecuados para su uso a gran escala o simplemente no son adecuados para su uso en componentes terminados. Así que los investigadores de la Cátedra de Física Aplicada de la FAU buscaron nuevos métodos mejorados para investigar defectos de interfaz, y tuvieron éxito.

Notaron que los defectos de la interfaz siempre siguen el mismo patrón. "Traducimos este patrón a una fórmula matemática, "explica el candidato a doctorado Martin Hauck." El uso de la fórmula nos brinda una forma inteligente de tener en cuenta los defectos de la interfaz en nuestros cálculos. Esto no solo nos da valores muy precisos para los parámetros típicos del dispositivo, como la movilidad de electrones o el voltaje umbral, también nos permite determinar la distribución y densidad de los defectos de la interfaz casi al lado ".

En experimentos realizados con transistores especialmente diseñados para este propósito por los socios industriales de los investigadores, Infineon Technologies Austria AG y su subsidiaria Kompetenzzentrum für Automobil- &Industrie-Elektronik GmbH, el método también demostró ser muy preciso. Observar de cerca el núcleo interno de los transistores de efecto de campo permite ciclos de innovación mejorados y más cortos. Usando este método, los procesos destinados a reducir los defectos se pueden evaluar con precisión, de forma rápida y sencilla, y trabajar en el desarrollo de nuevos En consecuencia, se puede acelerar más electrónica de potencia que ahorra energía.