Des chercheurs de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ont développé une méthode simple mais précise pour trouver des défauts dans la dernière génération de transistors en carbure de silicium. Cela accélérera le processus de développement de transistors plus économes en énergie à l'avenir. Ils ont maintenant publié leurs conclusions dans Physique des communications .

Augmenter l'efficacité des appareils électroniques de puissance est une façon d'économiser de l'énergie dans notre monde hautement technologique. Ce sont ces composants qui alimentent le réseau en énergie des centrales photovoltaïques ou éoliennes. À la fois, cependant, ces composants devraient idéalement utiliser le moins d'électricité possible. Autrement, excès entendre les résultats, et des systèmes de refroidissement complexes supplémentaires sont nécessaires, gaspiller de l'énergie en conséquence.

C'est là que les composants en silicium, le matériau semi-conducteur standard, atteignent leurs limites sur la base de leurs propriétés matérielles intrinsèques. Il y a, cependant, une alternative bien plus adaptée :le carbure de silicium, ou SiC en abrégé, un composé fait de silicium et de carbone. Il résiste aux hautes tensions, fonctionne même à haute température, est chimiquement robuste et est capable de travailler à des fréquences de commutation élevées, ce qui permet une efficacité énergétique encore meilleure. Les composants SiC sont utilisés avec beaucoup de succès depuis plusieurs années maintenant.

Interrupteurs électroniques de puissance en carbure de silicium, dits transistors à effet de champ, ou MOSFET pour faire court, travailler sur la base de l'interface entre le SiC et une très fine couche d'oxyde de silicium qui y est déposée ou cultivée. Cette interface, cependant, représente un défi important pour les chercheurs :lors de la fabrication, des défauts indésirables sont créés à l'interface qui piègent les porteurs de charge et réduisent le courant électrique dans le dispositif. La recherche de ces défauts est donc primordiale pour exploiter pleinement le potentiel offert par le matériau.

Motif découvert

Techniques de mesure conventionnelles, qui ont généralement été développés avec des dispositifs MOSFET au silicium à l'esprit, ignorer simplement l'existence de tels défauts. Bien qu'il existe d'autres techniques de mesure, elles sont plus complexes et chronophages, et ne conviennent pas à une utilisation à grande échelle ou ne conviennent tout simplement pas à une utilisation sur des composants finis. Les chercheurs de la Chaire de physique appliquée de la FAU ont donc cherché de nouveaux, méthodes améliorées pour enquêter sur les défauts d'interface - et elles ont été couronnées de succès.

Ils ont remarqué que les défauts d'interface suivent toujours le même schéma. "Nous avons traduit ce modèle en une formule mathématique, " explique le doctorant Martin Hauck. " L'utilisation de la formule nous permet de prendre en compte intelligemment les défauts d'interface dans nos calculs. Cela ne nous donne pas seulement des valeurs très précises pour les paramètres typiques de l'appareil comme la mobilité des électrons ou la tension de seuil, cela nous permet également de déterminer la distribution et la densité des défauts d'interface presque sur le côté."

Dans des expériences menées à l'aide de transistors spécialement conçus à cet effet par les partenaires industriels des chercheurs Infineon Technologies Austria AG et sa filiale Kompetenzzentrum für Automobil- &Industrie-Elektronik GmbH, la méthode s'est également avérée très précise. Un examen attentif du noyau interne des transistors à effet de champ permet des cycles d'innovation améliorés et plus courts. En utilisant cette méthode, les processus visant à réduire les défauts peuvent être évalués avec précision, rapidement et simplement, et travailler au développement de nouveaux, une électronique de puissance plus économe en énergie peut être accélérée en conséquence.