碳化硅sic的電學性質      

SiC的臨界擊穿電場比常用半導體Si和GaAs都大很多，這說明SiC材料制作的器件可承受很大的外加電壓，具備很好的耐高特性。另外，擊穿電場和熱導率決定器件的最大功率傳輸能力。擊穿電場對直流偏壓轉換為射頻功率給出一個基本的界限，而熱導率決定了器件獲得恒定直流功率的難易程度。SiC具有優于Si和GaAs的高溫工作特性，因為SiC的熱導率和擊穿電場均高出Si，GaAs好幾倍，帶隙也是GaAs，Si的兩三倍。      

電子遷移率和空穴遷移率表示單位電場下載流子的漂移速度，是器件很重要的參數，會影響到微波器件跨導、FET的輸出增益、功率FET的導通電阻以及其他參數。4H-SiC電子遷移率較大，但各向異性較弱；6H-SiC電子遷移率較小，但各向異性強。 6H-SiC結構**為穩定，適用于制造光電子器件。廣東n型碳化硅襯底

國內通過自行研制、或引進生產設備涉足SiC晶體生產的研究機構與企業越來越多，許多企業引進外延設備進行商業化生產，形成初始規模的SiC產業鏈。        雖然目前SiC器件的研究已經取得了矚目的成果，但是SiC材料還沒有發揮其比較大性能。近幾年，利用PVT法和CVD法，采用緩沖層、臺階控制外延及位置競爭等技術生長SiC薄膜質量已經取得了驚人的進步，且實現了可控摻雜。但晶體中仍含有大量的微管、位錯和層錯等缺點，嚴重限制了SiC芯片成品率及大電流需求。SiC電力電子器件要想應用于牽**域，單個芯片面積必須要在1.2cm2以上，以保證100A以上的通流能力，降低多芯片并聯產生的寄生參數。因此，SiC材料必須解決上述缺點問題，SiC器件才有可能在牽**域批量應用。廣東n型碳化硅襯底碳化硅材料的重要用途還包括：微波器件襯底、石墨烯外延襯底。

碳化硅被譽為下一代半導體材料，因為其具有眾多優異的物理化學特性，被廣泛應用于光電器件、高頻大功率、高溫電子器件。本文闡述了SiC研究進展及應用前景，從光學性質、電學性質、熱穩定性、化學性質、硬度和耐磨性、摻雜物六個方面介紹了SiC的性能。SiC有高的硬度與熱穩定性,穩定的結構,大的禁帶寬度 ,高的熱導率,優異的電學性能。同時介紹了SiC的制備方法：物***相沉積法和化學氣相沉積法，以及SiC薄膜表征手段。包括X射線衍射譜、傅里葉紅外光譜、拉曼光譜、X射線光電子能譜等。***講了SiC的光學性能和電學性能以及參雜SiC薄膜的光學性能研究進展。

    碳化硅（SiliconCarbide）是C元素和Si元素形成的化合物，目前已發現的碳化硅同質異型晶體結構有200多種，其中六方結構的4H型SiC（4H-SiC）具有高臨界擊穿電場、高電子遷移率的優勢，是制造高壓、高溫、抗輻照功率半導體器件的優良半導體材料，也是目前綜合性能比較好、商品化程度比較高、技術**成熟的第三代半導體材料，與硅材料的物理性能對比，主要特性包括：（1）臨界擊穿電場強度是硅材料近10倍；（2）熱導率高，超過硅材料的3倍；（3）飽和電子漂移速度高，是硅材料的2倍；（4）抗輻照和化學穩定性好；（5）與硅材料一樣，可以直接采用熱氧化工藝在表面生長二氧化硅絕緣層。碳化硅功率半導體產業鏈主要包含單晶材料、外延材料、器件、模塊和應用這幾個環節。其中，單晶材料是碳化硅功率半導體技術和產業的基礎，主要技術指標有單晶直徑、微管密度、單晶電阻率、表面粗糙度、翹曲度等；外延材料是實現器件制造的關鍵，主要技術指標有外延片直徑、外延層厚度、外延層摻雜濃度和表面缺點密度等；器件是整個產業鏈的**，主要技術指標有阻斷電壓、單芯片導通電流/電阻、阻斷狀態的漏電流、工作溫度等；模塊是實現器件應用的橋梁。碳化硅的硬度很大，具有優良的導熱和導電性能，高溫時能抗氧化。

SiC是**早發現的半導體材料之一。早在1824年，瑞典科學家Berzelius在試圖合成金剛石時偶然發現了SiC，***揭示了C-Si鍵存在的可能性。直到1885年，Acheson才***次使用焦炭與硅石混合在電熔爐中高溫加熱獲得SiC單晶。但得到的SiC雜質濃度較高，結晶完整性較差，同時SiC的結晶形態繁多，根本無法用于制造電子器件。1955年，荷蘭飛利浦研究室的Lely***在實驗室中用升華氣體再結晶的方法制成雜質數量和種類可控制的、具有足夠尺寸的SiC單晶，

由此奠定了碳化硅的發展基礎。在此基礎上，前蘇聯科學家Tariov和Tsvetkov等人于1 978年提出利用籽晶升華法(seeded sublimation method)生長SiC單晶，即所謂“改進的Lely法”(modified Lely method)或物***相傳輸法(physical vapor transport，PVT)，從根本上克服了液相生長SiC比較困難這一障礙。1987年，專門從事SiC半導體研究工作的Cree公司成立，并于1994年制備出4H-SiC晶片。隨后，SiC器件的制造工藝，如離子注入、氧化、刻蝕、金屬．半導體接觸等取得了重大進展，從而掀起了SiC材料、器件及相關技術研究的熱潮，并取得了突飛猛進的發展。 碳化硅半導體（這里指4H-SiC）是新一代寬禁帶半導體。廣東n型碳化硅襯底

功率半導體器件是實現電力控制的關鍵，與Si相比，碳化硅半導體非常適合制作功率器件。廣東n型碳化硅襯底

國際上基本上采用PVT法制備碳化硅單晶。目前能提供4H-SiC晶片的企業主要集中在歐美和日本。其中Cree產量占全球市場的85%以上，占領著SiC晶體生長及相關器件制作研究的前沿。目前，Cree的6英寸SiC晶片已經商品化，可以小批量供貨。此外，國內外還有一些初具規模的SiC晶片供應商，年銷售量在1萬片上下。Cree生產的SiC晶片有80%以上是自已消化的，用于LED襯底材料，所以Cree是全球***一家大量生產SiC基LED器件的公司，這個業務使得它的市場表現突出，公司市盈率長期居于高位廣東n型碳化硅襯底

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