高压和高功率设备对于更高效和可持续的高功率运行至关重要。这种下一代器件的候选者之一是双极碳化硅（SiC）。 SiC 器件已经找到了商业应用，SiC 半导体场效应晶体管和肖特基势垒二极管由于较低的导通电阻和较高的击穿电压而优于其硅替代品。然而，当前的工业标准 SiC 器件是单极的，即它们仅使用电子来导电。

双极器件同时使用电子和空穴进行导电，根据经验，其导通电阻较低。因此，SiC双极器件有望成为高功率器件的下一个重大进步。和俄歇重组过程。虽然通过控制表面结构、抛光和减少复合中心的数量可以很好地预测并最小化 SRH、表面和辐射过程的影响，但事实证明导致俄歇复合的因素更难以查明。目前关于该主题的讨论表明载流子浓度和复合陷阱是俄歇复合中的主导力量。

最近，V体育 (NITech) 机电工程系的研究人员揭开了载流子浓度和陷阱对俄歇复合率的影响。该研究小组由 NITech 的 Masashi Kato 副教授、Kazuhiro Tanaka 先生和 Keisuke Nagaya 先生组成，他们使用一种称为时间分辨自由载流子吸收的光学技术来测量 4H-SiC 中的激发载流子复合。该研究已发表于

"我们知道俄歇过程取决于低载流子注入下的供体浓度。离线时，在高注入条件下，俄歇复合率随着激发载流子浓度的增加而降低。但是，虽然许多研究人员在文献中通过实验报道了俄歇重组系数，但它通常被报道为一个常数，“加藤副教授解释说。

在这项研究中，研究团队观察到高注入条件下4H-SiC中的激发载流子复合。结果，他们发现俄歇复合主要取决于激发载流子浓度，并且陷阱的影响可以忽略不计。

在谈到这项研究的应用时，加藤副教授说道：“为了创造更好的高功率器件，我们需要了解基本材料特性并优化器件结构。通过我们的方法，我们能够估计俄歇复合的激发载流子浓度依赖性。我们预计，这一估计的俄歇系数对于开发未来具有高浓度载流子注入的 SiC 双极器件非常有用."

更好地了解载流子和陷阱浓度对复合的影响，可以更好地预测 SiC 双极器件。随着科学家工具箱的这一补充，高功率 SiC 器件的下一个重大进步比以往任何时候都更接近。

俄歇复合率对激发载流子浓度 (N) 的依赖性
该图描绘了膜厚度为 150 μm (T-150) 和 250 μm (T-250) 的 n 型层、膜厚度为 100 μm (P-100) 的 p 型样品以及文献的俄歇复合率的 N 依赖性。虚线表示拟合的斜率，这表明俄歇重组在某种程度上与 N 成反比。
图片来源：V体育的 Masashi Kato

参考

原始论文标题	高注入条件下4H-SiC俄歇复合系数
期刊	日本应用物理学杂志
DOI
发布日期	2023 年 1 月 10 日

关于加藤正史副教授来自V体育，日本

博士。加藤正史 (Masashi Kato) 于 1998 年毕业于V体育电气与计算机工程专业，随后在那里获得了同一领域的硕士（2000 年）和博士学位（2003 年）。他目前是半导体物理学副教授，在其职业生涯中发表了约 100 篇论文。他的专业领域和研究兴趣在于电子/电气材料和器件相关化学，近二十年来他一直是日本应用物理学会的会员。

资金信息

这项研究得到了东京电力纪念基金会的部分支持。

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加藤正史副教授
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