Что такое карбид кремния?

Как следует из названия, карбид кремния является важным полупроводниковым материалом третьего поколения, который представляет собой соединение, состоящее из Si и C. Такое сочетание этих двух элементов приводит к прочной тетраэдрической структуре, что дает ему многочисленные преимущества и широкие перспективы применения, особенно в области силовой электроники и новой энергетики.

Конечно, материал SiC состоит не из одного тетраэдра, состоящего из одного атома Si и одного атома C, а из бесчисленного множества атомов Si и C. Большое количество атомов Si и C образуют волнообразные двойные атомные слои (один слой атомов C и один слой атомов Si), а многочисленные двойные атомные слои складываются, образуя кристаллы SiC. Из-за периодических изменений, происходящих в процессе укладки двойных атомных слоев Si-C, в настоящее время существует более 200 различных кристаллических структур с различным расположением. В настоящее время наиболее распространенными в практическом применении кристаллическими формами являются 3C-SiC, 4H-SiC и 6H-SiC.

Преимущества кристаллов карбида кремния:

(1) Механические свойства

Кристаллы карбида кремния обладают чрезвычайно высокой твердостью и хорошей износостойкостью и являются вторым по твердости кристаллом, обнаруженным на сегодняшний день, после алмаза. Благодаря отличным механическим свойствам порошкообразный карбид кремния часто применяется в режущей или полировальной промышленности, а для износостойких покрытий на некоторых заготовках также используются покрытия из карбида кремния — например, из карбида кремния выполнено износостойкое покрытие на палубе военного корабля «Шаньдун».

(2) Термические свойства

Теплопроводность карбида кремния в 3 раза выше, чем у традиционного полупроводника Si, и в 8 раз выше, чем у GaAs. Устройства из карбида кремния способны быстро рассеивать выделяемое тепло, поэтому устройства из карбида кремния предъявляют относительно мягкие требования к условиям отвода тепла и больше подходят для изготовления устройств большой мощности. Карбид кремния также обладает стабильными термодинамическими свойствами: при нормальном давлении он при высоких температурах разлагается непосредственно на пары Si и C, не плавясь.

(3) Химические свойства

Карбид кремния имеет стабильные химические свойства и отличную коррозионную стойкость. Он не реагирует ни с одной известной кислотой при комнатной температуре. При длительном нахождении карбида кремния на воздухе на его поверхности медленно образуется плотный тонкий слой SiO2, предотвращающий дальнейшие реакции окисления.

(4) Электрические свойства

Как типичный материал широкозонных полупроводников, ширина запрещенной зоны 6H-SiC и 4H-SiC составляет 3,0 эВ и 3,2 эВ соответственно, что в 3 раза больше, чем у Si и в 2 раза больше, чем у GaAs. Полупроводниковые приборы из карбида кремния имеют меньший ток утечки и большее электрическое поле пробоя, поэтому карбид кремния считается идеальным материалом для мощных устройств. Подвижность насыщенных электронов карбида кремния также в 2 раза выше, чем у Si, что дает ему очевидные преимущества при изготовлении высокочастотных устройств.

(5) Оптические свойства

Благодаря широкой запрещенной зоне нелегированные кристаллы карбида кремния бесцветны и прозрачны. Кристаллы легированного карбида кремния имеют разные цвета из-за различий в их свойствах. Например, после легирования N 6H-SiC выглядит зеленым, 4H-SiC — коричневым, а 15R-SiC — желтым; легирование Al придает 4H-SiC синий цвет. Наблюдение за цветом для определения политипа — это интуитивный метод различения политипов карбида кремния.

Семикорекс предлагаетподложки из карбида кремнияразличных размеров и классов. Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам с любыми вопросами или для получения более подробной информации.

Тел: +86-13567891907

Электронная почта: sales@semicorex.com