半导体器件内量子增强的电场映射
量子物理
2025-07-25 v2
摘要
基于碳化硅(SiC)的半导体元件是大功率电子学的关键组成部分。它们的行为由电荷与电场的相互作用决定，这通常通过由非局部电学特性校准的建模和模拟来描述。迄今为止，还没有实验方法能够对电子器件内部的电场和自由载流子浓度进行三维映射。为填补这一信息空白，我们提出了一种原位方法，利用4H-SiC中的单个硅空位(VSi)中心。VSi中心位于pin二极管本征区的不同位置。为了监测局部静电场，我们基于光致发光激发(PLE)进行斯塔克位移测量，这使我们能够推断耗尽区的扩展，从而确定局部掺杂剂浓度。除此之外，我们表明我们的测量还允许我们额外获得局部自由载流子浓度。因此，本文提出的方法为一种新的量子增强电子器件技术铺平了道路，该技术能够以纳米精度绘制工作半导体器件中移动电荷与电场的相互作用图。
引用
@article{arxiv.2410.10750,
title = {Quantum enhanced electric field mapping within semiconductor devices},
author = {D. Scheller and F. Hrunski and J. H. Schwarberg and W. Knolle and Ö. O. Soykal and P. Udvarhelyi and P. Narang and H. B. Weber and M. Hollendonner and R. Nagy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.10750},
year = {2025}
}