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Une plateforme unique pour les appareils MOS

L'électronique de puissance offre un rendement énergétique considérablement supérieur. Elle pourrait ainsi devenir l'avenir de l'énergie durable. Des chercheurs financés par l'UE ouvrent la voie à des améliorations considérables en ce qui concerne les structures de carbure de silicium (SiC) et leur interface avec d'autres matériaux.
Une plateforme unique pour les appareils MOS
Puisque sa compatibilité avec les hautes puissances et hautes températures, ainsi que sa capacité à réaliser d'importantes économies d'énergie ont été démontrées, le SiC est la dernière nouveauté dans le domaine de l'électronique de puissance. Le SiC se présente sous de nombreuses structures cristallines différentes appelées polytypes. Les plus stables sont les 4H-, 6H-, 15R- et 3C-SiC.

Bien que les chercheurs du monde entier aient consacré leur temps et leurs travaux à la mise en place de nouveaux éléments électroniques à base de ce matériau, les interfaces non abouties avec la couche isolante en dioxyde de silicium (SiO2) ou les contacts métalliques restent un frein. Mais ce n'est peut-être le cas qu'avec le 4H-SiC. Toutefois, l'élaboration des polytypes 3C- ou 15R-SiC à des températures dépassant les 2 000 °C est bien plus complexe que pour le 4H-SiC.

Le projet NETFISIC (Training network on functional interfaces for SiC) est en fait un réseau de formation financé par l'UE, qui se compose de 12 partenaires européens en provenance de 7 pays. Son objectif principal a consisté à explorer plusieurs méthodes visant à améliorer les propriétés d'interface et générales du 4H-SiC tout en cherchant des solutions pour le développement des polytypes 3C- et 15R-SiC. Les principales applications ont visé les condensateurs de métal-oxyde-semiconducteur (MOS) et les diodes Schottky.

Les scientifiques travaillant sur le SiC qui viennent d'être recrutés (16 au total) se sont alternés dans tous les laboratoires partenaires, partageant leur formation afin d'améliorer non seulement les compétences individuelles, mais également le transfert de connaissances et la collaboration entre les laboratoires.

Les chercheurs ont ainsi obtenu de nouvelles données sur le mécanisme de développement et les propriétés des polytypes 3C- et 15R-SiC, essentiellement grâce à des techniques de dépôt de vapeur. Le dopage du 4H-SiC au germanium, un élément peu usité, a fait état d'une amélioration inattendue, mais bien visible au niveau des propriétés électroniques du polytype.

Un travail considérable a été consacré à l'amélioration des interfaces SiC/SiO2, essentiellement pour les applications MOS. Les mesures de maintien de charge se sont avérées fiables pour l'analyse approfondie de l'interface. Au-delà des structures MOS, des travaux complémentaires ont été effectués sur les transistors à effet de champ à jonction de grille et les diodes Schottky.

Les activités du projet NETFISIC visaient au développement de la technologie SiC pour l'amélioration des appareils de puissance dans les environnements difficiles. Non seulement la commercialisation des conclusions du projet renforcera la position de l'UE sur un énorme marché mondial, mais elle réduira aussi la consommation d'énergie et les émissions de dioxyde de carbone, ce qui sera également à l'origine d'importants avantages économiques et environnementaux.

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Mots-clés

Électronique de puissance, carbure de silicium, polytypes, métal-oxyde-semiconducteur, diodes Schottky