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一种适用于分析4H碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管的方法

DOI：10.1038/s42005-018-0102-8 期刊：Communications Physics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是下一代电力电子技术的关键器件。然而，界面陷阱的存在阻碍了从三端特性中精确确定器件参数。本文提出一种方法，与以往评估方案不同，该方法明确考虑这些缺陷。我们引入了一种针对SiC/SiO?特定界面陷阱谱的易处理参数化模型，该模型反映了已知数据体系。基于此，我们开发了一种分析方法，旨在从简单的三端特性中精确确定器件参数。为验证该方法，我们研究了具有显著不同缺陷密度的MOSFET。所得参数——载流子浓度、迁移率和阈值电压——与对同一器件进行的霍尔效应测量结果高度吻合，避免了传统评估技术固有的系统误差。通过这种改进方案，即使封装后的4H-SiC功率MOSFET也能得到有效表征，从而加速节能电力电子技术的创新周期。
作者： Martin Hauck，Johannes Lehmeyer，Gregor Pobegen，Michael Krieger，Heiko B. Weber
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提供一种通过简单的三端特性分析方法来评估4H-SiC n-MOSFETs性能的方法，该方法包含4H-SiC/SiO2界面缺陷的具体分布情况，从而无需霍尔效应测量即可准确测定载流子迁移率、阈值电压和界面陷阱密度。

研究成果

该改进方法通过显式考虑界面陷阱，成功解决了4H-SiC MOSFET中载流子迁移率被低估的问题。它能够从三端测量中准确确定关键参数（迁移率、阈值电压、Dit），并与霍尔效应基准测试结果高度吻合。这使得包括封装功率器件在内的各种MOSFET几何结构都能得到有效表征，从而加速电力电子领域的创新。

研究不足

该方法依赖于4H-SiC/SiO2界面特有的Dit分布，可能无法直接适用于其他半导体材料。其假设测量过程中处于热力学平衡状态，但该条件在所有工况下未必成立?；舳⑸湟蜃颖患俣ㄎ?，若实际存在变化则可能引入误差。该方法仅针对室温条件和特定器件结构进行了验证。

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