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육방 SiC-기초 쌍극소자의 퇴화

전문가 제언: ○ SiC-기초 전자소자는 전력 조절에서 주된 에너지 효율을 향상시킨다. 4H-SiC SBDs는 Si p-i-n 구조의 순방향 전압강하에 비교되는 그 전압강하를 나타내므로 작동-상태 손실과 유사하다. 공학기술 도전은 최소 순방향 전압강하의 성능을 최적화하는 소자를 디자인 제작하는 것이며 SiC는 그러한 응용의 이상적인 대상물질이다.

○ SiC p-i-n 접합의 퇴화는 전자-구멍 플라스마로 도달되는 소자의 부품에 Shockley-형 싸임 결함의 확장 때문이며 그 결함은 점차적으로 그 접합영역의 대부분을 덮을 수 있으며 전류의 흐름을 방해하여 순방향 전압강하에 해당하는 작동상태 저항을 증가시키는 원인이 되므로 소자의 퇴화를 일으킨다.

○ 싸임 결함팽창은 그 4H-와 6H-SiC 결정물질 또는 그 싸임 결함 자체에 본질성에 해당하므로 안정한 소자를 제작하기 위하여 오직 실용적인 방법은 핵생성자리를 제거하는 것이다. 변형력으로 일어나는 어긋남 이동이 결함팽창의 추진력이므로 잘 설비된 적층방법으로 그 변형력을 임계치 이하로 감소시키면 결함팽창은 정지되고 퇴화 문제는 제거될 수 있다. 그 적층개량법의 한 예는 SiC 벌크결정의 어긋남 제거인데 반복 -면 성장 법으로, 그것은 -면 씨앗의 반복 단결정성장법이다.

○ 여기서 다이오드 I-V 특성변화의 원인이 되는 메커니즘, 이 현상과 관련되는 결함의 감소, 그 육방 SiC-기초 쌍극소자의 퇴화제거에 대한 가능한 방법을 망라했지만 영 결함밀도를 갖는 소자구조를 생성하는 공정기법들을 개발하는 것이 최종목표이다.

○ 이 육방 SiC-기초 쌍극소자의 퇴화 연구를 통해 싸임 결함 핵생성자리 제거로 안정한 소자제작, 낮은 바탕 면 어긋남 밀도물질제작으로 공업용 쌍극 SiC 소자의 제작 가망성, 과학과 기술적관점도 아닌 모든 문제들이 다 해결한 소자제작, 수율문제 등이 해결된 그 최종목표가 달성될 경우에 SiC-기초 소자산업의 획기적인 발전이 전망된다. 그렇지만 이 문제해결은 포괄적인 노력이 필요하며, 전적으로 새로운 아이디어를 창출하여 그 해결에 대한 연구개발에 집중적인 도전이 필요하다.

저자: Skowronski, M; Ha, S
자료유형: 학술정보