新型高压大功率碳化硅肖特基势垒IGBT的载流子输运与调控机理研究

Silicon carbide (SiC) power electronic devices are occurring far-reaching changes in the impact of power electronics technology around the world. In order to copy with the new round of opportunities and challenges in power electronics technology, integrated the latest research results and trends and their respective advantages and disadvantages in SiC power electronic devices, this concept of SiC Schottky Barrier IGBT (SCSB-IGBT) is the first time proposed in the world. This project adopts the methods of whole and local, internal and external, simulation and experiment, and with other subjects, to study designed principle, carrier transport and regulation mechanism, modeling and simulation on SCSB-IGBT and carrier transport and regulation mechanism, experiment and test on its Schottky contact, and so on. It is expected that the 15kV SCSB-IGBT will increase the current density by 75%-150% and maintain the breakdown voltage, threshold voltage and switching time similar to that of the conventional SiC-IGBT. Therefore, this project may make significant innovations and breakthroughs in the carrier transport and regulation mechanism of new SiC power electronic device. It is of great significance to forming intellectual property rights of advanced chip technology, production and research system, and participating in international competition.

碳化硅电力电子器件正在世界范围内发生着对电力电子技术影响深远的变革。为了应对新一轮世界范围内电力电子技术变革的机遇与挑战，综合国际碳化硅电力电子器件的最新研究成果与发展趋势以及各自的优缺点，本项目拟在国际上首次提出碳化硅肖特基势垒IGBT的概念。用整体与局部、内部与外部、仿真与实验以及交叉学科相结合的方法研究新型碳化硅肖特基势垒IGBT的载流子输运与调控机理、建模与仿真、较高掺杂受主型肖特基接触的载流子输运与调控机理及其实验测试等内容。预期提高15kV碳化硅肖特基势垒IGBT 75%-150%的电流密度且保持与传统SiC IGBT相近的击穿电压、阈值电压和开关时间等特性。因此，本项目可能在新型碳化硅电力电子器件上取得重大创新与突破，形成国家自主知识产权的先进芯片技术和产学研体系以及参与国际化的竞争，具有重大意义。

碳化硅电力电子器件正在世界范围内发生着对电力电子技术影响深远的变革。为了应对新一轮世界范围内电力电子技术变革的机遇与挑战，综合国际碳化硅电力电子器件的最新研究成果与发展趋势以及各自的优缺点，本项目拟在世界上首次提出碳化硅肖特基势垒IGBT的概念。采用器件整体与局部、内部与外部、仿真与实验以及交叉学科相结合的方法研究新型SiC IGBT的设计原理、载流子输运、调控机理、建模仿真以及实验测试等内容。.1、完全完成项目预期目标。经芯片流片实验验证，本项目碳化硅IGBT的肖特基势垒确实可行，即可提高碳化硅IGBT（15 kV）电流密度75%-150%，达到甚至超过本项目要求。鉴于疫情以及贸易冲突，本项目芯片试验也受到了拖延，刚刚完成第二次芯片试验，因此部分论文与专利尚未公开发表。.2、已发表国际权威、高水平论文2篇，国家发明专利2项。在本项目试验基础上，创新性的提出了新的势垒方法，即进一步提高电流密度达200%以上，并降低开关损耗30%左右，剑桥大学、皇家工程院士高度评价为下一代IGBT技术之一。.3、更进一步创新的势垒方法提高电流密度达300%以上，降低开关损耗50%左右，鉴于在美日欧之间争议较大，审稿近一年了，在审国际权威论文2篇。. 因此，本项目可能在新型碳化硅电力电子器件的载流子输运与调控机理上取得重大创新与突破，促进我国碳化硅电力电子器件领域的发展，形成国家自主知识产权的先进芯片技术和产学研体系以及参与国际化的竞争，具有重大意义。