【科學：科學家闡明瞭半導體退化機制】
導語：名古屋工業大學（NITech）的科學家和日本的合作大學對電子器件中使用的半導體材料退化機制有了新的認識。通過強調材料如何降解的具體科學，他們正在為可能阻止材料性能下降的潛在發現開闢道路。
該研究發表在2018年9月的應用物理雜誌上。科學家們使用碳化硅（SiC）材料進行實驗。SiC正成為電子器件標準半導體材料的更受歡迎的替代品。該研究基於特定類型的SiC材料，其特徵在於其結構或4H-SiC。該材料暴露於光致發光以及各種溫度，作為產生導致SiC基器件退化的特定種類變形的手段。科學家們能夠觀察到這些變形實際上是如何在原子水平上發生的。
“我們量化了電荷粒子在原子結構缺陷的4H-SiC材料區域內移動的速度。這將有助於發現抑制基於SiC的器件（如電力電子系統）退化的方法，”博士說。 Masato Kato，NITech材料科學前沿研究所副教授。
為了更好地理解導致降解的原子變形背後的實際機制，研究人員使用光致發光來誘導電荷粒子的運動並測量發生的速度。他們尋找可能限制粒子運動的特定因素，包括使用的材料。
他們還測試了溫度升高的影響，特別是要查看更高的溫度是否會增加或減少變形率。根據加藤博士的說法，導致材料降解的特殊原子變形的存在對於基於SiC的功率器件尤其成問題。“當一種特殊的SiC基器件運行時，材料的原子會發生變形，從而導致降解。這些原子變形的過程尚不清楚。然而，眾所周知，電荷的運動在材料以及材料已經變成缺陷的區域已經導致上述原子變形，“他說。
到目前為止，其他研究人員已經進行了類似的實驗，已經報道的結果並不一致。這裡，光致發光實驗的結果表明，單個肖克利堆垛層錯（1SSFs）和部分位錯（PDs）中的載流子複合比4H-SiC中沒有1SSFs的區域更快。這種快速重組將引起具有1SSF的裝置的降解。此外，1SSF膨脹速度也隨溫度升高而增加。因此，它們為圍繞基於SiC的器件退化減緩的研究鋪平了道路。反過來，這可能會導致更高質量和更耐用的設備。
總結：在這些方面，作者表示，他們未來的研究工作將集中在尋找防止SiC器件降級的方法，以及創造不會隨著時間的推移而磨損的器件。
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