杭州进口n型碳化硅衬底

时间:2020年06月25日 来源:

在航空航天或***领域,系统的工作条件极其恶劣。从 80 年代末起,SiC 材料与器件的飞速发展。由于 SiC 材料种类很多,性质各异,它的应用范围十分***。  在大功率器件方面,利用 SiC 材料可以制作的器件,其电流特性、电压特性、和高频特性等具有比 Si材料更好的性质。  在高频器件方面,SiC 高频器件输出功率更高,且耐高温和耐辐射辐射特性更好,可用于通信电子系统等。  在光电器件方面,利用 SiC 不影响红外辐射的性质,可将其用在紫外探测器上,在 350℃的温度检测红外背景下的紫外信号,功率利用率 80%左右。  在耐辐射方面,一些 SiC 器件辐射环境恶劣的条件下使用如核反应堆中应用。 高温应用方面,利用 SiC 材料制备的器件工作温度相当地高,如 SiC MOSFET和 SiC 肖特基二极管可在 900k 下工作。  从世界范围来看,高功率器件是**有可能实现的,应用潜力也比较大,如图 1.2所示。SiC 作为二元化合物半导体,属于Ⅳ族元素中***的固态化合物。它 Si-C 健的能量很稳定,这也是 SiC 在各种极端环境下仍能稳定的原因。SiC 的原子化学能高达 1250KJ/mol;德拜温度达到 1200-1430K,摩尔硬度达到 9 级,*比金刚石摩尔硬度低些;导热性良好,达 5W/cm.K,比其他半导体材料好很多。SiC的机械强度、热学性能、抗腐蚀性、耐磨性等方面具有明显的优势且与IC工艺兼容。杭州进口n型碳化硅衬底

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。深圳6寸导电碳化硅衬底碳化硅在大功率LED方面具有非常大的优势。

目前以SiC碳化硅为**的第三代半导体具有禁带宽、热导率高,击穿场强高,饱和电子漂移速率高,化学性能稳定,硬度高,抗磨损,高键和高能量以及抗辐射等优点,可***用于制造高温,高频,高功率,抗辐射,大功率和高密集集成电子器件,用SiC碳化硅衬底开发的电力电子器件(SBD、MOSFET、IGBT、BJT、JFET等)用在输变电、风力发电、太阳能、混合动力汽车等电力电子领域,降低电力损失,减少发热量,高温工作,提高效率,增加可靠性等优点

就SiC单晶生长来讲,美国Cree公司由于其研究**,主宰着全球SiC市场,几乎85%以上的SiC衬底由Cree公司提供。此外,俄罗斯、日本和欧盟(以瑞典和德国为首)的一些公司和科研机构也在生产SiC衬底和外延片,并且已经实现商品化。在过去的几年中,SiC晶片的质量和尺寸稳步提高,1998年秋,2英寸直径的4H-SiC晶片已经在投入市场。1999年直径增大到3英寸,微管(micropipe)密度下降到10/cm2左右,这些进展使得超过毫米尺寸的器件制造成为可能。从2005年下半年,微管密度小于l/cm2的3英寸6H和4H-SiC晶片成为商用SiC材料的主流产品。2007年5月23日,Cree公司宣布在SiC技术开发上又出现了一座新的里程碑一英寸(100 mm)零微管(ZMP)n型SiC衬底。SiC的临界击穿电场比常用半导体Si和GaAs都大很多。

  此外,碳化硅材料的重要用途还包括:微波器件衬底[3]、石墨烯外延衬底[4]、人工钻石。碳化硅(指半绝缘型)是射频微波器件的理想衬底材料,以之为衬底的微波器件其输出功率密度是砷化镓(GaAs)器件的10倍以上,工作频率达到100GHz以上,可以***提高雷达、通信、电子对抗以及智能武器的整体性能和可靠性,使用碳化硅基微波器件的雷达其测距由原来的80~100km提升到现在的超过300km。在碳化硅衬底上外延生长石墨烯,可望制造高性能的石墨烯集成电路,是当前国际研发的热点,IBM(美国)已经投入了巨资进行研发[5],并取得了重要进展,在半绝缘型碳化硅上创建了全球较早全功能石墨烯集成电路[6]。碳化硅晶体的硬度仅次于钻石,其明亮度、光泽度和火彩甚至超过了钻石,基于碳化硅的人工钻石(莫桑钻)也已经面市。SiC由Si原子和C原子组成,其晶体结构具有同质多型体的特点。北京6寸半绝缘碳化硅衬底

碳化硅功率器件更突出的潜力是在超高耐压大容量功率器件(HVPD)领域。杭州进口n型碳化硅衬底

在半导体行业的发展进程中,人们通常把Si和Ge元素半导体称为***代电子材料,把GaAs、InP、InAs等化合物半导体称为第二代半导体材料,而把Ⅲ族氮化物(主要包括GaN、相关化合物InN、AIN及其合金)、SiC、InSe、金刚石等宽带隙的化合物半导体称为第三代半导体材料。

碳化硅晶体(sic)结构具有同质多型的特点,其基本结构是Si-C四面体结构。它是由四个Si原子形成的四面体包围一个碳原子组成,按相同的方式一个Si原子也被四个碳原子的四面体包围,属于密堆积结构。 杭州进口n型碳化硅衬底

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