(完整版)SiC材料的特性及应用

Si 5.43 1420 Good 1.11 600 1500 600 1.0 0.3 11.8 1.5
GaAs 5.65 1235 Fair 1.43 760 8500 400 1.0 0.6 12.5 0.46
3C-SiC 4.3596 >2100 Excellen t2.23 1250 1000 50 2.2 2.0 9.7 4.9
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
SiC材料的特性及应用
Ⅱ.Polytypism in SiC
3C-SiC
6H-SiC
4H-SiC
3C-SiC
6H-SiC
SiC材料的特性及应用
Ⅲ.Dopant Considerations 杂质掺入量过大导致了非晶或多晶的形式，深
的杂质能级是不利的，不仅激活温度高，而且也不 利于器件的设计。
6H-SiC 3.081 15.092 >2100 Excellent 3.02 1580 400 50 2.0 3.2 10 4.9
4H-SiC 3.081 10.061 >2100 Excellent 3.26 1580 1140 50 2.0 3.0 9.6 4.9
SiC的这些性能使其成为高频、大功率、耐高 温、抗辐照的半导体器件的优选材料，用于地面核 反应堆系统的监控、原油勘探、环境检测及航空、 航天、雷达、通讯系统及汽车马达等领域的极端环 境中。
SiC材料常用n型掺杂剂为N(N2,NH3)，p型掺杂 剂为Al，也有用B的，几乎都用生长过程中引入掺 杂剂的原位掺杂方式，个别用离子注入。
SiC材料的特性及应用
Ⅳ.Oxidation of SiC SiC体材料具有很高的抗氧化性，因为在体材
料的氧化过程中会在氧化界面形成SiO2层，从而 阻止了氧化的进行。
SiC材料的特性及应用
颜小琴 2004.11.15
SiC材料的发展史话 SiC材料的特性及应用 SiC材料的制备方法 小结
Silicon Carbide Technology(SiC)
Why a new Technology? ➢ Si has served wonderfully well as a
1885年Acheson(1856－1931)首次生长出了SiC晶体 (Carborundum)；
1905年，法国科学家Moissan(1852－1907)在美国 Arizona的Dablo大峡谷陨石里发现了天然的SiC单晶 (Moissanite)；
1907年，英国电子工程师Round(1881－1966)制造出了 第一只SiC的电致发光二极管；
起初Acheson错误地认为这种材料是C和Al的化 合物，他的目的是想寻找一种材料能够代替金刚石 和其他研磨材料，用于材料的切割和抛光，他发现 这种单晶材料具有硬度大、熔点高等特性，于1893 年申请了专利，将这种产品称为“Carborundum”。
开辟了SiC材料和器件研究的新纪元，此后，有关 SiC的研究工作全面展开，并且于1958年在Boston召开 了第一届SiC会议。
2SiC+3O2=2SiO2+2CO
SiC材料的特性及应用
Ⅴ. Ohmic Contacts to SiC 在SiC大功率器件中，SiC和金属间的欧姆接触电
阻的大小直接影响到SiC大功率器件性能的优劣，如 果接触电阻太高，器件工作时的压降及功耗增大， 引起器件因发热而温度过高。
SiC材料的发展史话
1955年，Lely发明了一种采用升华法生长出高质量单 晶体的新方法；(转折点)
1978年，俄罗斯科学家Tairov和Tsvetkov发明了改良的 Lely法以获得较大晶体的SiC生长技术；(里程碑)
1979年，成功制造出了SiC蓝色发光二极管；
1981年，Matsunami发明了Si衬底上生长单晶SiC的工 艺技术，并在SiC领域引发了技术的高速发展；
但是，Si技术的成功以及迅猛发展，使得人们对 SiC的研究兴趣下降，这一时期的研究工作，即60年代 中期到70年代中期，主要在前苏联进行，在西方一些 国家，SiC的研究工作仅处于维持状态。
SiC材料的发展史话
1824年,瑞典科学家Berzelius(1779－1848)在人工合成金 刚石的过程中就观察到了SiC；
SiC is superior compared to Si because: ➢ It has exceptionally high Breakdown electric
field ➢ Wide Band gap Energy ➢ High Thermal conductivity ➢ High carrier saturated velocity
semiconductor for most applications ➢ Si devices fail to operate at high temperatures
of around 300ºC ➢ Since Si is a small band gap material,
sufficiently high breakdown voltages cannot be applied
1987年，Cree Research成立，成为了第一个销售SiC单 晶衬底的美国公司。
SiC材料的特性及应用
Ⅰ.SiC for High Power,High Temperature Electronics
SiC与Si和GaAs的有关参数的对比
晶格常数(Å) 熔点(K) 热稳定性 带宽(eV) 最高工作温度(K) 电子迁移率(cm2\V·S) 空穴迁移率(cm2\V·S) 饱和电子速率(107cm\s) 临界电场(106V\cm) 介电常数 热导率(W\cm·K)
SiC’s superior Performance
SiC is especially useful for: ➢ High Temperature Environment ➢ High Radiation conditions ➢ High Voltage switching applications ➢ High power Microwave applications