碳化硅（SiC）单极性半导体已被广泛用于商业用途，但其操作受到击穿电压和漂移层的比电阻或比导通电阻之间的折衷关系的限制。包括一个超级结结构，即漂移层中的n层和p层的排列，或在器件中实现双极操作，为克服这种单极性限制提供了一种方法。双极操作通过诱导漂移层中的电导率调制，带来了导通电阻的大幅下降。但双极操作并非没有缺点。双极器件的传导和开关损耗需要仔细平衡。

半导体中的P型接触层通常是通过铝（Al）掺杂形成的。掺入铝可以通过两种方式实现--外延或离子植入。外延生长涉及到半导体材料在衬底上的逐层沉积，而离子植入则需要用高能带电粒子轰击半导体层。但是离子植入会导致半导体层深处缺陷的形成，这可能会对导电性的调制产生关键影响。

在最近发表在Physica Status Solidi（b）上的一项研究中，来自日本的研究人员调查了由Al掺杂形成的SiC双极二极管中缺陷的深度分布。领导这项研究的名古屋工业大学副教授Masashi Kato博士说："我们的研究结果将有助于SiC功率器件的优化设计，这些器件将很快被应用于电动汽车和火车等。这些结果最终将有助于改善车辆和火车牵引系统的性能，以及尺寸和能源消耗。”

为了研究缺陷的深度分布，研究小组制造了两个带有Al掺杂p层的SiC PiN二极管，一个通过外延生长，另一个通过离子植入。然后，他们使用传统的 "深层瞬态光谱"（DLTS）研究了这两个二极管的缺陷分布，并使用阴极射线（CL）表征了其特性。他们发现，通过外延生长的p型层沉积并没有对相邻的n型层造成损害，但生长过程显示出轻微的不稳定性，导致了深层次缺陷的形成。由于电导率调制的影响，这种二极管的特定导通电阻也很低。

然而，对于通过离子植入法形成的二极管，研究人员发现，铝掺杂实现了高的特定导通电阻，而不影响电导率调制。此外，研究人员观察到，半导体设备中的缺陷渗透到距离植入区域至少20微米的地方。该研究表明，SiC双极器件中的离子植入需要在离活性区域至少20微米的地方进行处理。

SiC功率器件的低功耗意味着，随着气候变化的加剧和化石燃料能源危机的恶化，它们在未来将变得至关重要。迅速改进半导体技术，使其能够在世界舞台上占据应有的位置是最重要的。有了像这样强有力的成果为未来的研究和制造提供参考，我们可能会比预期更早地实现这个未来!