硅碳化物功率器器件中的量子电测量
量子物理
2026-03-17 v1
摘要
对于高偏置运行的器件，例如硅碳化物 (SiC) 功率器器件，及早检测失效机制对于确保可靠性至关重要。这需要一种方法来实现高电场的高空间分辨率映射，这种方法迄今为止尚未实现。 本文报道，硅碳化物中的硅空位 (Vsi) 在检测高偏置 SiC 器器件中施加的各种方向的电场方面具有卓越特性。 Vsi 对电场分量平行 (Epara) 和垂直 (Eperp) 于 c 轴的响应相当，这一特征是量子传感器中独一无二的，而对 Epara 和 Eperp 的响应性使检测处于 cutting-edge SiC 功率器器件中遇到的任意电场成为可能。 我们确认了约 2.3 MV/cm 的高电场检测，这约为典型载流子浓度下的 4H-SiC 击穿电场的 90%。 可选择形成的 Vsi 使对电场分布的高分辨率映射成为可能。 基于 Vsi 的量子传感器带来了数据驱动的研发方法论以及器件退化诊断。
引用
@article{arxiv.2603.13836,
title = {Quantum electrometry in a silicon carbide power device},
author = {Yuichi Yamazaki and Akira Kiyoi and Naoyuki Kawabata and Yuki Watanabe and Ryosuke Akashi and Shunsuke Daimon and Nobumasa Miyawaki and Yu-ichiro Matsushita and Makoto Kohda and Takeshi Ohshima},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.13836},
year = {2026}
}