在(zai)功率电(dian)子(zi)学(xue)中，半导(dao)体(ti)基(ji)于元素硅 - 但碳(tan)化(hua)硅(gui)的(de)能(neng)量效率(lv)会高(gao)得(de)多(duo)。巴(ba)塞尔(er)大(da)学(xue)的物(wu)理(li)学(xue)家(jia)，Paul Scherrer研究(jiu)所和ABB在(zai)科(ke)学(xue)期刊“应(ying)用物理快(kuai)报”中(zhong)解(jie)释了(le)阻(zu)止硅和碳结合(he)使(shi)用的原(yuan)因(yin)。

能(neng)源(yuan)消耗(hao)在(zai)全(quan)球(qiu)范(fan)围内(nei)不(bu)断增(zeng)长(zhang)，风(feng)能和(he)太阳(yang)能等(deng)可(ke)持续能(neng)源(yuan)供(gong)应变(bian)得越来(lai)越重(zhong)要(yao)。然(ran)而，电(dian)力通(tong)常远离(li)消费者(zhe)产(chan)生。因(yin)此(ci)，高效(xiao)的配电(dian)和运输(shu)系统(tong)与将产生(sheng)的(de)直流(liu)电(dian)转换成(cheng)交(jiao)流电(dian)的变(bian)电(dian)站(zhan)和电(dian)力转(zhuan)换器同(tong)样重要(yao)。
节省(sheng)大(da)笔开支

现代电(dian)力(li)电子设备必(bi)须(xu)能(neng)够(gou)处理大(da)电(dian)流和(he)高(gao)电压(ya)。目前(qian)用(yong)于(yu)场(chang)效应(ying)晶体(ti)管(guan)的(de)半(ban)导体(ti)材料制成的(de)晶(jing)体(ti)管(guan)现(xian)在主(zhu)要基(ji)于(yu)硅技(ji)术。然而(er)，在(zai)硅上使用SiC会产生(sheng)显着(zhe)的(de)物理(li)和化(hua)学(xue)优势：除了(le)更高的耐热性外，这种(zhong)材料(liao)还能提(ti)供(gong)更好的能(neng)效，从(cong)而(er)节(jie)省大量成本(ben)。

众(zhong)所(suo)周(zhou)知，这些优点(dian)明显受(shou)到碳化(hua)硅(gui)和绝(jue)缘(yuan)材(cai)料(liao)二氧化硅之间界(jie)面(mian)处的缺(que)陷的(de)影(ying)响(xiang)。这种损(sun)害是(shi)基(ji)于结(jie)晶在晶格(ge)中的(de)微(wei)小(xiao)的(de)不规则(ze)的(de)碳(tan)环簇，这已经由瑞(rui)士纳(na)米科(ke)学研(yan)究(jiu)所(suo)的(de)Thomas Jung教授(shou)和巴塞尔大(da)学物理(li)系(xi)以(yi)及(ji)Paul Scherrer研(yan)究(jiu)所(suo)领导(dao)的(de)研(yan)究人(ren)员(yuan)实(shi)验证(zheng)明(ming)。使(shi)用(yong)原(yuan)子力显(xian)微(wei)镜分(fen)析(xi)和拉曼光谱(pu)，他(ta)们(men)表明(ming)通(tong)过(guo)氧(yang)化过(guo)程在界面附(fu)近产生缺陷。
实验(yan)证实

在(zai)高温(wen)下在碳(tan)化硅到(dao)二(er)氧化(hua)硅(gui)的(de)氧化(hua)过(guo)程中形(xing)成(cheng)仅几纳米(mi)尺(chi)寸(cun)的干(gan)扰(rao)碳(tan)簇(cu)。“如(ru)果我们在氧化(hua)期间改变某些参数(shu)，我们(men)就可(ke)以影响(xiang)缺(que)陷(xian)的(de)发生(sheng)，”博(bo)士生Dipanwita Dutta说(shuo)。例(li)如，加(jia)热(re)过程中(zhong)的一氧(yang)化二(er)氮气氛导(dao)致(zhi)显(xian)着更少的(de)碳簇。

实验(yan)结果得到了(le)巴塞(sai)尔(er)大学物(wu)理系和瑞(rui)士纳(na)米科学(xue)研(yan)究所(suo)StefanGödecker教授(shou)领导(dao)的(de)团队的(de)证(zheng)实(shi)。计算机模(mo)拟(ni)证实(shi)了(le)实验(yan)观察(cha)到的石墨碳原子(zi)引起(qi)的(de)结(jie)构(gou)和(he)化学(xue)变化(hua)。除了实(shi)验(yan)之(zhi)外，还在缺陷(xian)的(de)产(chan)生(sheng)及(ji)其对(dui)半(ban)导(dao)体材料(liao)中(zhong)的电子流动的(de)影响(xiang)方面(mian)获得(de)了原(yuan)子洞(dong)察(cha)力。
更(geng)好(hao)地利(li)用电力(li)

“我们的研(yan)究为推动(dong)基(ji)于碳(tan)化(hua)硅(gui)的场(chang)效应晶(jing)体(ti)管(guan)的(de)发(fa)展提(ti)供了重(zhong)要(yao)的(de)见(jian)解(jie)。因(yin)此(ci)，我们期(qi)望为(wei)更(geng)有效(xiao)地使(shi)用电力做(zuo)出(chu)重大贡献(xian)，”荣(rong)格(ge)评论(lun)道(dao)。这项(xiang)工(gong)作是(shi)作为(wei)Nano Argovia应用研究(jiu)项(xiang)目计划(hua)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)启(qi)动的。