名古屋工业大学开发出无需破坏SiC内部即可测量电气特性的技术

新技术 2019年01月04日
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作为大功率电压转换使用的功率器件,新型晶体材料碳化硅(SiC)备受期待。要想制作控制大功率的功率器件,必须具备使SiC晶体内部均匀通电的特性。名古屋工业大学研究生院工程研究科副教授加藤正史带领的研发小组,全球首次开发出了无需破坏SiC晶体即可测量内部电气特性的方法。

电车和汽车的速度控制以及配电系统的电压转换采用半导体功率器件来完成。作为制作这种功率器件的新晶体材料,碳化硅(SiC)备受期待。采用SiC晶体的功率器件已经在部分领域开始实用化,比如得到了新型新干线的采用,据报告能大幅削减耗电量。不过,要想制作对发电站供给的电力等更大电力的电压进行转换的功率器件,必须具备使SiC晶体内部均匀通电的特性。但此前要想测量这种电特性,只能破坏晶体。

加藤副教授的研发小组,全球首次开发了通过向SiC晶体斜着照射2种微米尺寸的激光(图1、图2)来测量SiC晶体内部电气特性的方法。利用该技术制作SiC晶体后,无需破坏晶体即可均匀测量电气特性(图3)。今后能加速开发采用SiC的大功率用功率器件,有望削减电力转换过程中的耗电量。

相关研究成果已经在SiC晶体领域全球最大规模国际会议ICSCRM2017 (https://www.mrs.org/icscrm-2017) 上进行了发表,2018年作为该国际会议的会议论文进行了发布(“Microscopic FCA System for Depth-Resolved Carrier Lifetime Measurement in SiC” S Mae, T Tawara, H Tsuchida, M Kato, Materials Science Forum 924, 269-272)。

名古屋工业大学开发出无需破坏SiC内部即可测量电气特性的技术 装置照片,通过物镜向SiC样品照射激发光和探测光两种激光。

图1:装置照片,通过物镜向SiC样品照射激发光和探测光两种激光。

向SiC样品照射激光的示意图,斜着照射两种激光,通过移动SiC样品将测量位置向内部移动。左侧是向SiC表面照射的图,右侧是移动SiC对内部进行测量时的图。

图2:向SiC样品照射激光的示意图,斜着照射两种激光,通过移动SiC样品将测量位置向内部移动。左侧是向SiC表面照射的图,右侧是移动SiC对内部进行测量时的图。

名古屋工业大学开发出无需破坏SiC内部即可测量电气特性的技术 通过新开发的装置获得的实验结果

图3:通过新开发的装置获得的实验结果

文:JST客观日本编辑部

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