led碳化硅衬底进口n型

时间:2021年03月02日 来源:

SiC是**早发现的半导体材料之一。早在1824年,瑞典科学家Berzelius在试图合成金刚石时偶然发现了SiC,***揭示了C-Si键存在的可能性。直到1885年,Acheson才***次使用焦炭与硅石混合在电熔炉中高温加热获得SiC单晶。但得到的SiC杂质浓度较高,结晶完整性较差,同时SiC的结晶形态繁多,根本无法用于制造电子器件。1955年,荷兰飞利浦研究室的Lely***在实验室中用升华气体再结晶的方法制成杂质数量和种类可控制的、具有足够尺寸的SiC单晶,

由此奠定了碳化硅的发展基础。在此基础上,前苏联科学家Tariov和Tsvetkov等人于1 978年提出利用籽晶升华法(seeded sublimation method)生长SiC单晶,即所谓“改进的Lely法”(modified Lely method)或物***相传输法(physical vapor transport,PVT),从根本上克服了液相生长SiC比较困难这一障碍。1987年,专门从事SiC半导体研究工作的Cree公司成立,并于1994年制备出4H-SiC晶片。随后,SiC器件的制造工艺,如离子注入、氧化、刻蚀、金属.半导体接触等取得了重大进展,从而掀起了SiC材料、器件及相关技术研究的热潮,并取得了突飞猛进的发展。 SiC具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高以及抗热震。led碳化硅衬底进口n型

由于SiC单晶材料和外延设备的限制,上世纪七十年代中国才开始对碳化硅晶体进行深入研究。在国家973计划和863计划的支持下,中科院物理研究所、西安电子科技大学、山东大学、中电46所等重要机构启动了“宽禁带半导体SiC基础研究”、“SiC高频高温功率器件”和“SiC单晶衬**备”等项目。虽然目前与国际先进水平相比,我国仍有很大差距,但是山东大学研制出的SiC单晶生长加工和单晶炉技术在国内遥遥**。目前我国已成功掌握4英寸SiC单晶生长技术,2、3英寸SiC衬底已进行量产,各大研究机构正在重点研究6英寸SiC衬底的制备技术以及低位元错密度、大面积的SiC外延技术。西安电子科技大学已经通过外延生长法成功制得并测试证明6环SiC的品格结构情况,同时在材料性质、载流子输运展开理论和实验研究上取得重大进展。led碳化硅衬底进口n型为了制造碳化硅半导体器件,需要在晶片表面生长1层或数层碳化硅薄膜,这些薄膜具有不同的n、p导电类型。

碳化硅晶体材料生长、加工难度极大,目前世界上只有少数几家企业能够实现碳化硅晶体材料的产业化。美国科锐公司(Cree)是碳化硅半导体行业的先行者和**者,已研制出了6英寸碳化硅衬底片。2012年,该公司碳化硅晶体材料的产量在80—100万片之间,控制了国际碳化硅衬底片的市场价格和质量标准。美国二六(II-VI)、道康宁(Dow Corning)、德国SiCrystal AG、日本新日铁等公司也相继推出了2—3英寸碳化硅衬底片生产计划,抢占碳化硅市场份额。


       采用碳化硅作衬底的LED器件亮度更高、能耗更低、寿命更长、单位芯片面积更小,且在大功率LED方面具有非常大的优势。此外,碳化硅除了用作LED衬底,它还可以制造高耐压、大功率电力电子器件如肖特基二极管(SBD/JBS)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、晶闸管(GTO)、金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等,用于智能电网、太阳能并网、电动汽车等行业。与传统硅基功率电力电子器件相比,碳化硅基功率器件可以**降低能耗,节约电力。比如一台35kW的太阳能光伏并网逆变器,全部使用硅器件,能耗可达2.8kW,转换效率为92%,全部换成碳化硅的器件后,能耗可低至1.4kW,约为硅逆变器的50%,转换效率上升4%,为96%,一座30MW的太阳能发电站,全部使用碳化硅功率器件后可节约大量电能,节能效果十分***。碳化硅可在超过200℃的高温下长期稳定地工作,因此,相比于硅,碳化硅方案可以大量缩减冷却负担,实现系统的小型化和一体化。碳化硅基电力电子器件已经应用于新一代航空母舰的电磁弹射系统,大幅度提高了舰载机起降效率,增强了航母作战性能。 SiC的基本结构单元是Si-C四面体,属于密堆积结构。

    碳化硅(SiliconCarbide)是C元素和Si元素形成的化合物,目前已发现的碳化硅同质异型晶体结构有200多种,其中六方结构的4H型SiC(4H-SiC)具有高临界击穿电场、高电子迁移率的优势,是制造高压、高温、抗辐照功率半导体器件的优良半导体材料,也是目前综合性能比较好、商品化程度比较高、技术**成熟的第三代半导体材料,与硅材料的物理性能对比,主要特性包括:(1)临界击穿电场强度是硅材料近10倍;(2)热导率高,超过硅材料的3倍;(3)饱和电子漂移速度高,是硅材料的2倍;(4)抗辐照和化学稳定性好;(5)与硅材料一样,可以直接采用热氧化工艺在表面生长二氧化硅绝缘层。碳化硅功率半导体产业链主要包含单晶材料、外延材料、器件、模块和应用这几个环节。其中,单晶材料是碳化硅功率半导体技术和产业的基础,主要技术指标有单晶直径、微管密度、单晶电阻率、表面粗糙度、翘曲度等;外延材料是实现器件制造的关键,主要技术指标有外延片直径、外延层厚度、外延层掺杂浓度和表面缺点密度等;器件是整个产业链的**,主要技术指标有阻断电压、单芯片导通电流/电阻、阻断状态的漏电流、工作温度等;模块是实现器件应用的桥梁。功率半导体器件是实现电力控制的关键,与Si相比,碳化硅半导体非常适合制作功率器件。四川6寸导电碳化硅衬底

碳化硅(指半绝缘型)是射频微波器件的理想衬底材料。led碳化硅衬底进口n型

随着电力电子变换系统对于效率和体积提出更高的要求,SiC(碳化硅)将会是越来越合适的半导体器件。尤其针对光伏逆变器和UPS应用,SiC器件是实现其高功率密度的一种非常有效的手段。

由于SiC相对于Si的一些独特性,对于SiC技术的研究,可以追溯到上世界70年代。   简单来说,SiC主要在以下3个方面具有明显的优势:   击穿电压强度高(10倍于Si)   更宽的能带隙(3倍于Si)   热导率高(3倍于Si)    这些特性使得SiC器件更适合应用在高功率密度、高开关频率的场合。当然,这些特性也使得大规模生产面临一些障碍,直到2000年初单晶SiC晶片出现才开始逐步量产。目前标准的是4英寸晶片,但是接下来6英寸晶片也要诞生,这会导致成本有显着的下降。而相比之下,当今12英寸的Si晶片已经很普遍,如果预测没有问题的话,接下来4到5年的时间18英寸的Si晶片也会出现。 led碳化硅衬底进口n型

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