武汉瑞德仪科技有限公司 Applied Physics Letters

近年来，第三代半导体材料，如SiC、GaN和Ga2O3，因其在高功率电子、射频器件、数据存储和光伏系统等领域的广泛应用而备受关注。与传统的基于硅基半导体相比，这些先进材料具有更宽的禁带、更高的饱和漂移速度、优越的热导率和出色的抗辐射能力，使其非常适合在恶劣环境下工作。在这些材料中，SiC尤为突出，已被广泛应用于电动汽车、光伏逆变器、轨道交通、电网和航空等领域。

随着技术的进步，SiC MOSFET的器件结构变得日益复杂，给分析和评估这些结构带来了挑战。因此，迫切需要开发能够准确评估SiC器件物理特性和预测其性能的检测方法。SiC器件的关键信息包括了掺杂分布、载流子分布、电场分布和结深。尽管SEM是一种方便的获取结构和掺杂分布信息的方法，但它无法提供定量分析。而动态二次离子质谱（SIMS）虽然能够精确确定掺杂分布，但其在纳米尺度上的应用受到限制。为应对这些挑战，基于原子力显微镜（AFM）的纳米尺度分析技术，如开尔文探针力显微镜（KPFM）和扫描电容显微镜（SCM），已被开发用于提取SiC器件中的电性分布。SCM基于局部微分电容（dC/dV）信号，对掺杂分布进行半定量评估，而KPFM通过测量样品与探针之间的功函数差异来分析表面电势，能够提供器件截面的高分辨率电势分布图像。

近日，九峰山实验室Mingsheng Fang等研究人员，采用Bruker Dimension Icon原子力显微镜，利用KPFM和SCM技术，详细分析了SiC MOSFET在不同外部偏压下的局部电势分布，为器件的设计和性能优化提供了重要指导。相关成果Anatomy of internal electric field profile in operating SiC power MOSFETs with local contact potential probing于2025年4月发表于Applied Physics Letters上。

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