碳化硅在寬禁帶半導體材料的應用
寬禁帶半導體材料即將主宰電子信息產(chǎn)業(yè)
寬禁帶半導體材料作為一類(lèi)新型材料,具有獨特的電、光、聲等特性,其制備的器件具有優(yōu)異的性能,在眾多方面具有廣闊的應用前景。它能夠提高功率器件工作溫度極限,使其在更惡劣的環(huán)境下工作;能夠提高器件的功率和效率,提高裝備性能;能夠拓寬發(fā)光光譜,實(shí)現全彩顯示。隨著(zhù)寬禁帶技術(shù)的進(jìn)步,材料工藝與器件工藝的逐步成熟,其重要性將逐漸顯現,在高端領(lǐng)域將逐步取代第一代、第二代半導體材料,成為電子信息產(chǎn)業(yè)的主宰。
在寬禁帶半導體材料領(lǐng)域就技術(shù)成熟度而言,碳化硅是這族材料中最高的,是寬禁帶半導體的核心。碳化硅材料是IV-IV族半導體化合物,具有寬禁帶(Eg:3.2eV)、高擊穿電場(chǎng)(4×106V/cm)、高熱導率(4.9W/cm.k)等特點(diǎn)。從結構上講,碳化硅材料屬硅碳原子對密排結構,既可以看成硅原子密排,碳原子占其四面體空位;又可看成碳原子密排,硅占碳的四面體空位。對于碳化硅密排結構,由單向密排方式的不同產(chǎn)生各種不同的晶型,業(yè)已發(fā)現約200種。目前最常見(jiàn)應用最廣泛的是4H和6H晶型。4H-SiC特別適用于微電子領(lǐng)域,用于制備高頻、高溫、大功率器件;6H-SiC特別適用于光電子領(lǐng)域,實(shí)現全彩顯示。
隨著(zhù)碳化硅技術(shù)的發(fā)展,其電子器件和電路將為系統解決上述挑戰奠定堅實(shí)基礎。因此碳化硅材料的發(fā)展將直接影響寬禁帶技術(shù)的發(fā)展。
碳化硅器件和電路具有超強的性能和廣闊的應用前景,因此一直受業(yè)界高度重視,基本形成了美國、歐洲、日本三足鼎立的局面。
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