李教授的團隊克服碳化矽材料的缺點，也克服了4吋機臺在製程上的限制，成功地開發出1200 V碳化矽超接面金氧半場效電晶體。李教授的團隊也經過多次精密的計算和模擬，不斷提高碳化矽功率元件的電壓和降低漏電流，開發出3300 V的碳化矽金氧半場效電晶體，此碳化矽功率金氧半場效電晶體的耐壓可以達到4000伏特，並且在高偏壓下，逆向漏電流非常的低。

　　李教授的團隊開發的碳化矽超功率金氧半場效電晶體可以應用到5G、再生能源系統、電動車和國防工業領域，除了能達到節能減碳的目標，並能促進臺灣的第三代半導體產業發展，國防產業升級，催生新的產業和經濟模式，是國家發展的關鍵技術。

　　為了要節省能源，降低碳排放量，再生能源系統、電動車和軌道系統都致力於提升效率，降低功率消耗，在這些系統中，功率半導體元件（二極體和電晶體）扮演著相當重要的角色，因為在電能處理器（converter/inverter）的開與關之間，功率就會在高功率金氧半場效電晶體上被消耗掉，產生導通損和切換損。因此，在導通期間，高功率金氧半場效電晶體要有低導通電阻（Ron），才能使消耗在電阻上的功率降低；在截止期間，高功率金氧半場效電晶體要有低逆向漏電流，減少額外的功率損失；在開關切換時，逆向回覆時間要短，才能使元件完全截止。

　　在半導體材料方面，碳化矽材料所能承受之最大電場強度為矽材料的十倍，所以碳化矽半導體元件可以降低導通電阻，加上碳化矽的本質濃度低及寬能隙的特性，使得碳化矽元件在高溫操作下不會像矽元件一樣產生大漏電流，而且，碳化矽逆向回復時間也比矽短很多，使得切換損失大大降低，又可以在高頻下操作，減少系統的體積和重量。若將碳化矽蕭基二極體應用在功率因子校正器（PFC）上，PFC體積減少約38%，重量減少約44%；若使用碳化矽二極體在冷氣上，可以減少60%的功率損失；將Full-SiC電能處理器使用在日本的電車上，可以減少36%的功率損失；2020年，Full-SiC電能處理器使用在日本的N700S新幹線上，可以減少7%的功率損失，減少11公噸的重量；Tesla Model 3的電動車也使用碳化矽電能處理器減輕重量，增加續航力，由此可見，碳化矽功率半導體元件可以大幅提升效率，降低功率消耗。

　　李教授及其研究團隊致力於碳化矽功率半導體元件的研究，研究內容包含了碳化矽的磊晶、磊晶層的缺陷分析、碳化矽功率半導體元件的結構設計、電性模擬、光罩繪製、製程步驟及參數的調整，以及碳化矽功率元件的測試。近年來，獲得科技部的射月計畫支持，積極開發1200伏特的碳化矽超接面金氧半場效電晶體以及3300伏特的碳化矽高功率金氧半場效電晶體，所謂的超接面結構就是在傳統的功率電晶體內部植入P型柱，如圖一所示，使其在逆向偏壓的操作下，可以讓電晶體的內部電場分布範圍更廣、更均勻，所以，逆向崩潰電壓可以提高，或是說，在相同的崩潰電壓下，導通電阻可以減少，讓導通電阻正比於崩潰電壓的1.3次方倍，而不再是傳統功率電晶體的2.5次方倍。

圖一：碳化矽超接面金氧半場效電晶體結構模擬圖 ； 圖二：碳化矽超接面金氧半場效電晶體的逆向電壓電流圖

 　　李教授的團隊克服碳化矽材料擴散係數較差的缺點，成功地利用多層磊晶技術和離子佈植技術，植入P型柱於金氧半場效電晶體內部；也克服了4吋機臺在製程上的限制，成功地對準多層磊晶，製作出碳化矽超接面金氧半場效電晶體，逆向崩潰電壓達到1200 V，如圖二所示。此外，李教授的團隊也經過多次精密的計算和模擬，不斷提高碳化矽功率元件的電壓和降低漏電流，成功的開發出3300伏特的碳化矽金氧半場效電晶體。從圖三中可以看出此碳化矽功率金氧半場效電晶體的耐壓可以達到4000伏特，並且在高偏壓下的逆向漏電流非常低。圖四顯示單顆的1200 V碳化矽超接面金氧半場效電晶體打線到電路板上。

圖三：3300 V碳化矽金氧半場效電晶體電壓達到4000 V ； 圖四：碳化矽金氧半場效電晶體打線到電路板

　　根據Yole Development的統計，全球的碳化矽半導體元件在2023年，年產值會超過600億臺幣，年複合成長率（Compound Annual Growth Rate，CAGR）達到31％的成長。李教授的團隊開發的1.2-3.3 kV的碳化矽功率金氧半場效電晶體可以應用到5G、再生能源系統、電動車和國防工業領域，達到節能減碳的目標，並促進臺灣的第三代半導體產業發展，推動國防產業升級，催生新的產業和經濟模式，綜上所述，碳化矽半導體是國家發展的關鍵技術之一。