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碳化硅的发展及其特性

发布时间:14-09-30 09:33  来源:www.rsgy.org

       SiC是最早发现的半导体材料之一。在半导体技术发展初期曾对此种材料发生性趣,但后来因Si等半导体材料发展迅速和当时SiC质量不高而滞后。近年来,SiC材料质量有了很大提高,其优点集中表现为具有宽禁带、高热导率及高的耐蚀性及化学稳定性。

  军事工业、飞机发动机工业及宇航等工业要求可在500~600℃温度范围内工作的电子器件,而目前广泛使用的半导体硅器件,其工作温度不超过200℃。因此要求寻找和研制高温性能稳定的半导体材料。

  SiC是最早研究的高温导体材料。碳化硅晶格结构有六方(α)和立方(β)两类。立方β-SiC向六方α-SiC转变的温度为2000℃。两种晶体结构的SiC均属半导体材料。SiC经掺杂可以分别得到N型和P型半导体材料,与Si及Ge半导体材料相似,高纯的SiC是无色的。

  生长高纯、结构完整并可控制掺杂浓度的SiC单晶是制备高质量SiC器件的基础。在常压下碳化硅不存在液态相,因此无法采用通常控制半导体材料Si及Ge单晶的办法。目前生长半导体SiC晶体可采取升华法、气体热解法和过饱和熔体法等三种方法。由于经过长期研究解决了气相沉积的问题SiC薄层晶体的完整性获得显著改善,从而使SiC器件以高质量品味而获得发展。

  顺便指出,金刚石是最理想的高温半导体材料,它的耐蚀性及化学稳定性极好。金刚石半导体薄膜材料在高温、高功率器件领域有着极为广阔的应用前景。从晶体结构方面来讲,SiC的晶体结构有许多种,类似于金刚石结构的SiC具有极高的耐蚀性和化学稳定性。

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