请问SIC半导体与硅半导体的主要差别是什么?

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    硅(Si)是研究较早的半导体材料,是第一代半导体的代表。半个多世纪以来,硅半导体技术的长足发展极大地促进了电力和电子技术的进步。尤其到了20世纪70年代,集成电路制造技术的成熟,奠定了硅在整个半导体行业中的领军地位。目前,除了极少数微波加热电源还使用真空电子管之外,几乎所有的电力和电子器件都使用Si材料来制造。尤其在集成电路中,99%以上用的都是Si半导体材料。然而随着科学的进步和半导体技术的发展,Si由于材料本身的特点在某些应用领域的局限性逐渐表现出来。例如,其带隙较窄(~1.12eV)、载流子迁移率和击穿电场较低等,限制了其在光电子领域以及高频、高功率器件方面的应用L1。       第三代半导体也称为宽带隙半导体(禁带宽度超过2.0eV),如金刚石、碳化硅(SiC)、Ⅲ一V族氮化物、Ⅱ一Ⅵ族Zn基化合物及其固溶体等。其中以金刚石、SiC、氮化镓(GaN)和氧化锌(ZnO)为第三代半导体的代表材料。宽带隙使第三代半导体具有许多共同的性能特点,包括高熔点、高临界击穿电场、高热导率、小的介电常数、大的激子束缚能、大的压电系数以及较强的极化效应等。  SiC电学性能  SiC具有较高的临界击穿电场、高热导率和饱和电子迁移率等特点,适合于制造大功率、高温、高频和抗辐射的半导体器件。SiC热导率是si的3倍,SiC材料优良的散热性有助于提高器件的功率密度和集成度。SiC材料形态决定其禁带宽度的大小,但均大于si和GaAs的禁带宽度,降低SiC器件的泄漏电流,加上SiC的耐高温特性,使得SiC器件在高温电子工作领域优势明显。因其具有高硬度和高化学稳定性等特点,使得SiC材料能胜任恶劣的工作环境。一维SiC纳米材料具有较高的禁带宽度,可由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体,高强高韧等特点;适用于制造在恶劣环境下使用的电子器件。

越大越好。宽带隙半导体,是指室温下带隙大于2.0电子伏特的半导体材料。从物理学上带隙越宽,其物理化学性质就越稳定,抗辐射性能越好,寿命越长,与此相对应,带隙宽的一个缺点是这种材料对太阳光的吸收较少,光电转换效率低。

器件的工作温度可以很高,比如说碳化硅可以工作到600摄氏度;金刚石如果做成半导体,温度可以更高,器件可用在石油钻探头上收集相关需要的信息。它们还在航空、航天等恶劣环境中有重要应用。广播电台、电视台,唯一的大功率发射管还是电子管,没有被半导体器件代替。这种电子管的寿命只有两三千小时,体积大,且非常耗电;如果用碳化硅的高功率发射器件,体积至少可以减少几十到上百倍,寿命也会大大增加,所以高温宽带隙半导体材料是非常重要的新型半导体材料。

现在的问题是这种材料非常难生长,硅上长硅,砷化镓上长GaAs,它可以长得很好。但是这种材料大多都没有块体材料,只得用其它材料做衬底去长。比如说氮化镓在蓝宝石衬底上生长,蓝宝石跟氮化镓的热膨胀系数和晶格常数相差很大,长出来的外延层的缺陷很多,这是最大的问题和难关。另外这种材料的加工、刻蚀也都比较困难。目前科学家正在着手解决这个问题。


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