Що таке карбід кремнію?

Як випливає з назви, карбід кремнію є важливим напівпровідниковим матеріалом третього покоління, який являє собою сполуку, що складається з Si та C. Ця комбінація цих двох елементів призводить до міцної тетраедричної структури, що дає йому численні переваги та широкі перспективи застосування, особливо в галузях силової електроніки та нової енергетики.

Звичайно, матеріал SiC складається не з одного тетраедра з одного атома Si та одного атома C, а з незліченної кількості атомів Si та C. Велика кількість атомів Si і C утворюють хвилясті подвійні атомні шари (один шар атомів C і один шар атомів Si), а численні подвійні атомні шари утворюють кристали SiC. Через періодичні зміни, що відбуваються під час процесу укладання подвійних атомних шарів Si-C, наразі існує понад 200 різних кристалічних структур із чітким розташуванням. В даний час найпоширенішими кристалічними формами в практичних застосуваннях є 3C-SiC, 4H-SiC і 6H-SiC.

Переваги кристалів карбіду кремнію:

(1) Механічні властивості

Кристали карбіду кремнію мають надзвичайно високу твердість і хорошу зносостійкість, будучи другим найтвердішим кристалом, знайденим на сьогодні, лише після алмазу. Завдяки чудовим механічним властивостям порошкоподібний карбід кремнію часто використовують у різальній або полірувальній промисловості, а для зносостійких покриттів на деяких заготовках також використовуються покриття з карбіду кремнію — наприклад, зносостійке покриття на палубі військового корабля «Шаньдун» зроблено з карбіду кремнію.

(2) Теплові властивості

Теплопровідність карбіду кремнію в 3 рази перевищує теплопровідність традиційного напівпровідника Si і у 8 разів більше, ніж GaAs. Пристрої, виготовлені з карбіду кремнію, можуть швидко розсіювати тепло, що виділяється, тому пристрої з карбіду кремнію пред'являють відносно невисокі вимоги до умов розсіювання тепла і більше підходять для виробництва пристроїв великої потужності. Карбід кремнію також має стабільні термодинамічні властивості: під нормальним тиском він розкладається безпосередньо на пари Si та C при високих температурах без плавлення.

(3) Хімічні властивості

Карбід кремнію має стабільні хімічні властивості та чудову стійкість до корозії. Він не реагує ні з якою відомою кислотою при кімнатній температурі. Коли карбід кремнію знаходиться на повітрі протягом тривалого часу, на його поверхні повільно утворюється щільний тонкий шар SiO2, що запобігає подальшим реакціям окислення.

(4) Електричні властивості

Як репрезентативний матеріал для широкозонних напівпровідників, ширина забороненої зони 6H-SiC і 4H-SiC становить 3,0 еВ і 3,2 еВ відповідно, що в 3 рази більше, ніж у Si, і в 2 рази більше, ніж у GaAs. Напівпровідникові прилади з карбіду кремнію мають менший струм витоку і більше електричне поле пробою, тому карбід кремнію вважається ідеальним матеріалом для потужних пристроїв. Рухливість насичених електронів карбіду кремнію також в 2 рази вище, ніж у Si, що дає йому очевидні переваги у виробництві високочастотних пристроїв.

(5) Оптичні властивості

Завдяки широкій забороненій зоні нелеговані кристали карбіду кремнію безбарвні та прозорі. Леговані кристали карбіду кремнію мають різні кольори через відмінності у їхніх властивостях. Наприклад, після легування N 6H-SiC виглядає зеленим, 4H-SiC виглядає коричневим, а 15R-SiC виглядає жовтим; легування Al робить 4H-SiC синім. Спостереження за кольором для визначення політипу є інтуїтивно зрозумілим методом розрізнення політипів карбіду кремнію.

Пропозиції Semicorexпідкладки з карбіду кремніюв різних розмірах і класах. Будь ласка, не соромтеся звертатися до нас із будь-якими запитаннями або для отримання додаткової інформації.

Тел.: +86-13567891907

Електронна адреса: sales@semicorex.com