王珩宇-中高压碳化硅超级结器件的关键技术研究

来源:中国电机工程学会  发布时间:2024-05-27

王珩宇,博士,现任浙江大学电气工程学院特聘研究员。长期从事大功率电力电子器件、宽禁带半导体器件的基础理论和先进工艺技术方面的工作。

依托项目名称:中高压碳化硅超级结器件的关键技术研究

个人简介:

王珩宇,博士,现任浙江大学电气工程学院特聘研究员。长期从事大功率电力电子器件、宽禁带半导体器件的基础理论和先进工艺技术方面的工作。

在降低器件损耗方面,在国际上首次报道了碳化硅超级结系列器件的实验结果,突破了其一维电阻极限,将芯片损耗降低了3倍,所发表获国际电子芯片领域权威期刊IEEE Electron Device Letters精选论文并在期刊封面亮点报道;在提升器件频率方面,解决了导通损耗与关断损耗难以协调的矛盾,大幅度了降低关断损耗30%,并在中车公司系列高压高电流密度IGBT产品上实现了应用; 在简易驱动方面,揭示了单极型FinFET沟道中的载流子输运机理,提出了基于裂栅结构的FinFET器件将栅极驱动电荷降低了58%,被来自MIT、剑桥大学等研究机构的顶尖学者引用并正面评价。

在碳化硅超级结方向上提出的多项关键技术获授权国家发明专利5项,近5年以本人第一/通讯作者在IEEE Trans. on Electron Devices等国际权威期刊发表论文10篇,主持国家自然科学基金委青年项目、中国博士后科学基金特别资助项目(站中)和面上项目,并与华为、全球能源互联网研究院等公司长期合作,担任IEEE Trans. on Electron Devices等多家国际学术期刊审稿人和IEEE ICPET 2022 session chair。

依托项目简介:

项目名称:中高压碳化硅超级结器件的关键技术研究

关 键 词:碳化硅;超级结;沟槽刻蚀;外延生长;器件研制

项目摘要:碳化硅超级结技术是减小中高压SiC器件(3.3kV-15kV)比导通电阻和导通压降的最有效手段。针对现有碳化硅超级结器件存在的电压等级低、导通电阻大的问题,本项目提出通过碳化硅晶体刻蚀和外延技术来制备高深宽比的SiC沟槽型超级结结构,并基于此研制出中高压SiC超级结器件,进而提高器件耐压能力、降低比导通电阻,大幅降低中高压功率器件损耗。本项目将深入研究高深宽比沟槽刻蚀过程中SiC与等离子体的物理化学综合反应机制与刻蚀分子动力学规律,探索SiC不同晶面外延生长机制与原位刻蚀调控方法,并提出可实现高深宽比SiC沟槽型超级结结构的完善工艺体系,进而研制出高耐压能力低比导通电阻的碳化硅超级结器件。

该项目的研究将为碳化硅超级结器件的研制提供坚实的理论基础和关键的工艺方法,促进下一代碳化硅器件的研发,推动SiC 单极型器件在轨道交通、智能电网、国防电气装备等国家重大战略领域的应用。


图1 剑桥期间与同事探讨碳化硅器件在电路应用中的测试结果


图2 为杭州市相关领导介绍碳化硅超净平台相关情况