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第三代半导体产业发展的重要基础材料——碳化硅

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浏览:- 发布日期:2022-04-01 09:54:00【

碳化硅——神奇的“碳+硅”

碳(C)是元素周期表中第六号元素,在生活中比较常见,最早的碳是在木炭中发现的。现代碳化学是由于煤、石油和天然气等作为燃料而逐渐发展起来的,并且碳也在有机化学中也扮演重要角色。碳形成的物质性质差异很大,自然界硬度最大的物质—金刚石,是一种碳单质;而另外一种碳单质—石墨,质地却是非常柔软。

硅(Si)与碳处于周期表中的同一列,所以二者化学性质也相似。硅在自然界中主要以硅酸盐或二氧化硅的形式存在,储量丰富,地壳中的含量仅次于氧,排名第二。提取到纯度99%以上的硅单质开创了“信息时代”,硅制成的集成电路与晶体管等半导体器件的生产大大加速了信息化的进程,而二氧化硅制造的光纤更是将世界连接了一起。

碳加硅会形成一种新的化合物——碳化硅(SiC),俗称金刚砂。碳化硅在自然界中很罕见,天然碳化硅晶体一般被称为莫桑石,1893年法国化学家亨利·莫瓦桑首先发现而命名。那这种物质有什么独特之处吗?

(还记得高中学过的硬度表吗?莫斯以十种矿物的划痕硬度作为标准,定出十个硬度等级,其中将金刚石的硬度定为10,是该标准中最硬的矿石。碳化硅也属于超硬材料,硬度达到了9.25,略低于钻石。)

1893年后,合成的碳化硅粉末开始大规模生产,用作机械的磨料。由于碳化硅熔点较高,也经常被用于高温、高压的环境中。

碳化硅本身够硬、抗热!采用碳化硅的器件具有耐高温、耐高压、大功率,还可以提高能量转换效率并减小产品体积等特点。

碳化硅晶片

-碳化硅晶片-

碳化硅晶片的应用领域

碳化硅(SiC)是一种具有很强商业性的半导体材料,也是第三代半导体产业发展的重要基础材料,属于满足国家战略需求并符合国民经济建设发展所需要的关键材料。

碳化硅反射镜

-碳化硅反射镜-

碳化硅晶片是以高纯硅粉和高纯碳粉作为原材料,采用物理气相传输法(PVT)生长碳化硅单晶,再在衬底上使用化学气相沉积法(CVD法)等生成外延片,最后制成相关器件。具体分为两种:

1、导电型碳化硅晶片

在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层制得碳化硅外延片,可进一步制成功率器件,应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域。

2、半绝缘型碳化硅晶片

在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层制得碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)外延片,可进一步制成微波射频器件,应用于5G通讯、雷达等领域。

碳化硅晶片产业链

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