利用表面光电电压谱研究 4H-SiC 中的缺陷 - 功率半导体
碳化硅（SiC）大功率、高压半导体器件不仅在电动汽车（EV）的超级快充和车载充电机领域处于领先地位，还在轻轨、有轨电车和地铁等牵引应用的动力传动系统及电力转换器领域发挥着关键作用。 牵引应用以及工业电机驱动都需要阻断电压为 1200 V、1700 V、3300 V 甚至 4500 V（6500 V 仍在探索中）的功率半导体开关。
大功率、高压半导体器件的可靠性、使用寿命和安全性是当前需要控制的关键参数，而市面上的 150 毫米 SiC 晶圆仍然存在一些与 SiC 半导体带隙缺陷相关的根本性质量问题。 这些问题在 200 毫米 SiC 晶圆上依然存在，因此，能够在器件制造前、制造过程中和制造后测量并报告缺陷状态至关重要。
SPVcheck 设备配备了 3 个中心波长分别为 355 nm、365 nm 和 450/660 nm 的紫外光源，是外延 SiC 晶圆表征的理想平台，因为它能够以非常优雅且快速的方式检查基本带隙边缘。 450 nm 或 660 nm 波长用作基准参考测量，因为其能量太低，无法激发 SiC 材料中的载流子。 355 nm 和 365 nm 的紫外光源同时照射到外延 SiC 晶片上，从而一次性产生一个覆盖 3.25 至 3.55 eV 能区的宽方形脉冲。
瞬态 SPV 的测量时间范围为 10 ns 至 10 ms。如果 SiC 晶圆上的外延层存在过多缺陷，载流子的激发就会减弱，随时间变化的信号也会变小。 另一方面，完美的外延层将产生更高的输出信号，更重要的是，在毫秒范围内具有尖锐的能量跃迁峰。
方波状能量脉冲的另一个优势在于，SiC 的吸收系数随能量的平方线性增长，且与温度密切相关。因此，通过添加温度台，紫外光的穿透深度可在很大范围内变化。 显然，355 nm 和 365 nm 光源无需同时开启——它们可以按照调制模式进行开关，开关频率最高可达 1 kHz，或者采用非常长的开/关周期。
Perfect 4H-SiC; Such a sharp transition will generate a large time-resolved signal change, probably around 10-100 µs
4H-SiC with defects; no sharp transitions will result in a small time-resolved signal change, probably < 1 µs
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