关于碳化硅SiC栅氧（Gate Oxide）以及NO 退火

1. Introduction

       我们生活在一个能源匮乏的世界，在这个世界上，工业化和全球化已经成为一种趋势加速了对资源的需求，现在大约每40年翻一番。今天，我们消耗约18太瓦（18×1012瓦），相当于970亿桶原油每年加油。而可再生能源提供了一种环保的替代能源化石燃料仅占总量的10%左右[64]。伴随着清洁能源，必须努力抑制消费，这在一定程度上可以通过提高系统效率。在本节中，我们将从这样的角度讨论运输、发电和配电等部门可以从中受益碳化硅基电子学。

       首先，应当认识到，采用新技术的主要动力是组件成本和最终用户利益。碳化硅电子也不例外如果它能在这些方面发挥作用，那就有意义了。一个很好的例子是最近引入的更昂贵的荧光光源，从长远来看是有经济意义的，因为它们事实证明，这只消耗了白炽灯泡的一小部分能量，而且寿命延长了20倍这种效率和可靠性可以证明投资的合理性。那么，关键参数是什么影响SiC器件的成本和效率？成本-基板尺寸和可用性已受益于LED需求的繁荣，因为在SiC衬底上可以制备III族氮化物蓝二极管。事实上，直径从两英寸（50毫米）晶圆的释放开始，可用的基板稳步增加1997年9月至2012年8月6英寸（150毫米）晶圆的最新发布由Cree，inc.提出，与Si演进相比，这是一个非常快的步伐[100]。而且，质量非常好在提高加工速度和均匀性的同时，也取得了一些改进。一个碳化硅生产所面临的许多挑战之一是减少扩展缺陷，如作为微管[29，49]。今天，基板基本上没有这种缺陷，优化了设备的产量。因此，需求和生产成本逐步压低了产品的价格这种材料已经转化为更便宜、更高质量的光电元件以及高功率应用。

图1。在给定的阻断电压下，SiC基fet相对于Si器件的直流效率。在商用时不使用退火热栅氧化物的开关提高了效率，建议使用沉积氧化物达到最佳性能[109]。

        效率——虽然投资成本已经降低，但基于碳化硅的设备仍然更具吸引力比他们的Si同行贵。他们的效率是他们吸引人的原因从长远来看。如图1所示，金属氧化物的能量消耗当使用硅时，场效应晶体管（mosfet）可以低几个数量级用碳化物作为衬底来控制高阻断电压。将从中受益的行业这些部件的广泛应用包括运输、配电、电网耦合、高性能计算等。事实上，汽车制造商在SiC研究，针对混合动力汽车中基于SiC的逆变器的实现。得到关于单个设备的消耗如何转化为系统效率的想法，让我们来看看光伏（PV）电源转换器的例子。光伏逆变器用于转换从太阳能到交流电网的直流电流。它们是由功率二极管制成的和开关。一个典型的住宅系统在400伏交流电下的额定功率为5千瓦。这种硅基转换器的工作效率可以达到95%以上，但可以通过市售的SiC肖特基二极管和功率MOSFET可将损耗降低约50%，每户每年可节省约100美元[22，23]。而且，他们可以在更高的温度下运行，这样有利于有限的冷却和体积要求系统的价格，这确实可以证明有利于消费者多年来的选择采用新技术。