进口4寸导电碳化硅衬底

时间:2021年10月22日 来源:


       采用碳化硅作衬底的LED器件亮度更高、能耗更低、寿命更长、单位芯片面积更小,且在大功率LED方面具有非常大的优势。此外,碳化硅除了用作LED衬底,它还可以制造高耐压、大功率电力电子器件如肖特基二极管(SBD/JBS)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、晶闸管(GTO)、金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等,用于智能电网、太阳能并网、电动汽车等行业。与传统硅基功率电力电子器件相比,碳化硅基功率器件可以**降低能耗,节约电力。比如一台35kW的太阳能光伏并网逆变器,全部使用硅器件,能耗可达2.8kW,转换效率为92%,全部换成碳化硅的器件后,能耗可低至1.4kW,约为硅逆变器的50%,转换效率上升4%,为96%,一座30MW的太阳能发电站,全部使用碳化硅功率器件后可节约大量电能,节能效果十分***。碳化硅可在超过200℃的高温下长期稳定地工作,因此,相比于硅,碳化硅方案可以大量缩减冷却负担,实现系统的小型化和一体化。碳化硅基电力电子器件已经应用于新一代航空母舰的电磁弹射系统,大幅度提高了舰载机起降效率,增强了航母作战性能。 碳化硅(指半绝缘型)是射频微波器件的理想衬底材料。进口4寸导电碳化硅衬底

在半导体材料的发展历史上,通常将硅(Si)、锗(Ge)称作第1代半导体。将砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)等为**的合金半导体称作第2代半导体。在其之后发展起来的宽带隙半导体,碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)及金刚石等称为第3代半导体。SiC作为第3代半导体的杰出**之一,相比前2代半导体材料,具有宽带隙、高热导率高、较大的电子饱和漂移速率、高化学稳定性、高击穿电场高等诸多优点,在高温、高频、大功率器件的制作上获得广泛应用。SiC晶体有着很多不同的多型体,不同多型体的禁带宽度在2.3~3.3eV之间,因而,SiC也被用于制作蓝、绿和紫外光的发光、光探测器件,太阳能电池,以及智能传感器件等。另外,SiC能够氧化形成自然绝缘的二氧化硅(SiO2)层,同时也具有制造各种以金属-氧化物-半导体(MOS)为基础的器件的巨大潜能。表1给出了不同多型体SiC和其他半导体材料相比的主要物理性质。江苏进口6寸n型碳化硅衬底碳化硅被誉为下一代半导体材料,其具有众多优异的物理化学特性应用于光电器件、高频大功率、高温电子器件。

碳化硅已成为全球半导体产业的前沿和制高点。作为新兴的战略先导产业,它是发展第3代半导体产业的关键基础材料。2014年,美国新兴制造产业的第1个产业制造创新中心——以碳化硅半导体为**的第3代宽禁带半导体创新中心,获得了联邦和地方**的合力支持,1.4亿美元的总支持额将用于提升美国在该新兴产业方面的国际竞争力。研究重点是:在未来的5年里,通过使宽禁带半导体技术拥有当前基于硅的电力电子技术的成本竞争力,实现下一代节能***大功率电力电子芯片和器件。这些改进措施将使电力电子装置,如电机、消费类电子产品,以及电网设备得以更快、更***地运转,且大幅度缩小其体积。日本也对碳化硅进行了大量投入,将发展碳化硅半导体技术列入“首相计划”,认为未来日本50%以上的节能将由碳化硅实现。我国**几乎在相同时期发布了新材料领域发展纲要,明确提出重点发展以碳化硅等为**的第3代半导体材料。

随着全球电子信息及太阳能光伏产业对硅晶片需求量的快速增长,硅晶片线切割用碳化硅微粉的需求量也正在迅速增加。

 以碳化硅(SiC)及GaN为**的宽禁带材料,是继Si和GaAs之后的第三代半导体。与Si及GaAs相比,SiC具有宽禁带、高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率、化学性能稳定等优点。所以,SiC特别适合于制造高温、高频、高功率、抗辐射、抗腐蚀的电子器件。此外,六方SiC与GaN晶格和热膨胀相匹配,也是制造高亮度GaN发光和激光二极管的理想衬底材料。SiC晶体目前主要应用于光电器件如蓝绿光发光二极管以及紫外光激光二极管和功率器件包括大功率肖托基二极管,MES晶体管微波器件等。


碳化硅的硬度很大,具有优良的导热和导电性能,高温时能抗氧化。

碳化硅是C和Si组合中***稳定的化合物,从晶体化学的角度来看,每个Si(C)原子与周边包围的C(Si)原子通过定向强四面体spa键结合,并有一定程度的极化,很低的层错形成能量决定了Sic的多型体现象,六角密排4H-SiC、6H-SiC和立方密排的3C-SiC比较常见并且不同的多型体具有不同的电学性能与光学性能。通过对比硅和碳的电负性确定SiC晶体具有很强的离子共价键,原子化能值达到125okJ/mol,表明SiC的结构、能量稳定。此外,sic还有高达1200-1430K的德拜温度。因此,SiC材料对各种外界作用有很高的稳定性,在力学、热学、化学等方面有优越性。

       与Si相比,SiC的禁带宽度为其2-3倍,同时具有其4.4倍的热导率,8倍的临界击穿电场,2倍的电子饱和漂移速度,这些优异性能使其成为在航天航空、雷达、环境监测、汽车马达、通讯系统等应用中生产耐高温、高频、抗辐射、大功率半导体器件材料的*****,特别是Sic发光二极管的辐射波长广,在光电集成电路中具有广阔的应用前景。 SiC材料具有良好的电学特性和力学特性,是一种非常理想的可适应诸多恶劣环境的半导体材料。上海碳化硅衬底进口n型

SiC作为衬底材料应用的***程度仅次于蓝宝石,目前还没有第三种衬底用于GaNLED的商业化生产。进口4寸导电碳化硅衬底

碳化硅sic的电学性质      

SiC的临界击穿电场比常用半导体Si和GaAs都大很多,这说明SiC材料制作的器件可承受很大的外加电压,具备很好的耐高特性。另外,击穿电场和热导率决定器件的最大功率传输能力。击穿电场对直流偏压转换为射频功率给出一个基本的界限,而热导率决定了器件获得恒定直流功率的难易程度。SiC具有优于Si和GaAs的高温工作特性,因为SiC的热导率和击穿电场均高出Si,GaAs好几倍,带隙也是GaAs,Si的两三倍。      

电子迁移率和空穴迁移率表示单位电场下载流子的漂移速度,是器件很重要的参数,会影响到微波器件跨导、FET的输出增益、功率FET的导通电阻以及其他参数。4H-SiC电子迁移率较大,但各向异性较弱;6H-SiC电子迁移率较小,但各向异性强。 进口4寸导电碳化硅衬底

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