第三代半导体材料及制造工艺
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2. 液相外延法 该方法通常使用熔体硅作为溶剂，以碳作为溶质，形成SiC 的过饱和溶液。在生长过程中，生长层和过饱和层保持热 平衡状态，用液相外延法生长的 SiC 单晶薄膜质量好，具 有较高的载流子霍尔迁移率和较低的微管缺陷密度和深能 级密度，具有较好的光学性能，SiC 蓝光二极管材料就是用 液相外延法生长的。液相外延的缺点是不容易实现大批量 生产，掺杂较为困难。
SiC 块材单晶的制备
大体积 SiC 单晶生长 的基本过程
原料的分解升华、质 量传输和在籽晶上的 结晶。
高温热源 SiC 粉末 多孔石墨
升华源 SiC 粉置于筒 状双壁坩埚的夹层之 中。在约 1900 oC的高 温状态下，SiC 蒸汽 要先经过坩埚内层的 高纯微孔石墨薄壁过 滤掉杂质，然后再向 温度较低的晶体生长 区扩散。
在Si(111)和Al2O3(0001)上外延了-SiC 薄膜。
最佳生长条件 衬底的加热温度为1200-1300 oC，激光能量 4050 mJ/脉冲；靶材能量密度0.5-1 J/cm2/脉冲；脉冲频率1-2 Hz； 本底真空 2×10-7 Pa。
SiC 薄膜的制备
5．分子束外延
在超高真空(10-8Pa)条件下，精确控制蒸发源给出的中性分子 束流的强度，在基片上外延成膜的技术。生长在非热平衡条 件下完成，受动力学制约。生长温度低，生长速率慢，外延 薄膜质量好。一般的分子束外延系统都配有如反射高能电子 衍射(RHEED)之类的装置，为研究材料的具体生长细节提供 了条件。但分子束外延设备也存在一些缺点，如受反应源的 限制，无法制备所有材料；生长速率太慢，不适合工业化生 产等。
3.3 第三代半导体材料（宽禁带半导体材料）
半导体材料的发展
Si为代表的，第一代半导体材料 GaAs为代表的，第二代半导体材料 SiC及GaN为代表的宽禁带材料，第三代半导体材 料。包括材料本身和器件开发，仍在发展中。
随着半导体材料的单晶制备及外延技术的发展和突破， 并基于以下几方面原因，宽带隙半导体材料应运而生。
SiC 块材单晶的制备
不同于Si材料，SiC材料无法用熔体提拉法进行单晶材料的 制备，主要是因为
在现有的实验条件所能达到的压力条件下，SiC没有熔点， 而只是在1800 oC以上时升华为气态。
在目前实验条件所能达到的温度条件下，C 在 Si 熔体中 的溶解度也非常小。
熔融生长法不能用于 SiC 单晶的生长。
成的; 最成熟和成功的是
CVD法
SiC 薄膜的制备 化学气相沉积 (a) 水平热壁 (b) 烟囱热壁 (c) 垂直冷壁 (d) 行星式热壁
常见CVD反应室示意图
SiC 薄膜的制备 化学气相沉积
气源 上世纪八十年代初，水平冷壁石英管在Si衬底上获得单晶 3C-SiC 薄膜，使用的源气是 SiH4 和C3H8，H2 为载气 。 为了降低温度，人们使用既含 Si 又含 C 的物质(如C3H3SiCl3 等)作为生长 SiC 的原料。
主要半导体材料的基本特性
物理量 带隙宽度(eV)
能带类型 击穿场强(MV/cm)
电子迁移率 (cm2/V s)
空穴迁移率 (cm2/V s)
热导率(W/cm K) 饱和电子漂移速
度(107 cm /s) 晶格常数 (Å)
键结合能（eV）
Si 1.12 间接 0.3 1350
480
1.3 1
5.43
SiC 薄膜的制备 化学气相沉积
独特的优势
(1)它是一种气相反应，可通过 精确控制各种气体的流量来精 确控制薄膜的厚度、组分和导 电类型。
(2)可制备大面积、高均匀性的 外延膜，适合于批量生产。
(3)灵活的气体源路控制技术使 生长过程自动控制，降低随机 因素，增加工艺重复性。
目前，SiC 功率器件基 本都是用化学气相沉积 方法制备的 SiC 薄膜制
Ge 0.67 间接 0.1 3900
1900
0.58
5.66
GaAs 1.43 直接 0.06 8500
400
0.55 2
5.65
GaN 3.37 直接
5 1200
<200
2.0
2.5
3.189 5.186
AlN 6.2 直接 1.2-1.4 300
14
2.85 1.4 3.112 4.982
3C-SiC 6H-SiC 金刚石
研究表明，用该方法生长的SiC单晶比常规方法生长的SiC单 晶结晶性大幅度改善，表面腐蚀坑密度大幅度降低。用该材 料制备的PiN管可靠性得到大幅度的提高。
SiC 薄膜的制备
主要方法
升华法 液相外延法 溅射法 脉冲激光沉积 分子束外延 化学气相沉积
SiC 薄膜的制备
1. 升华法 升华法通常使用固态源，生长速率很高 (400μm/h)，远超 过其它方法的生长速率，但生长的薄膜均匀性不好并且尺 寸较小。
SiC 薄膜的制备
3．溅射法 溅射的原理是向真空系统中充入少量所需要的气体(Ar, N2等)。 气体分子在强电场作用下电离而产生辉光放电。气体电离产 生大量带正电荷的离子受电场加速而形成高能量的离子流， 它们撞击在阴极表面，使阴极表面的原子飞溅出来，以自由 原子形式或以与反应性气体分子形式与剩余气体分子形成化 合物的形式淀积到衬底上形成薄膜层。
力学性质: 高硬度(克氏硬度为3000 kg/mm2)，可以切割红宝 石；高耐磨性，仅次于金刚石。
热学性质: 热导率超过金属铜，是 Si 的3倍，是 GaAs 的 810 倍，散热性能好，对于大功率器件非常重要。SiC 的热稳定 性较高，在常压下不可能熔化 SiC。
化学性质: 耐腐蚀性非常强，室温下几乎可以抵抗任何已知 的腐蚀剂。SiC 表面易氧化生成 SiO2 薄层，能防止其进一步 氧化，在高于1700 oC 时，这层 SiO2 熔化并迅速发生氧化反应。 SiC能溶解于熔融的氧化剂物质。
SiC 薄膜的制备
6．化学气相沉积 化学气相沉积 (CVD) 是借助空间气相化学反应在衬底表面 沉积固态薄膜的工艺技术。
化学气相沉积的源物质可以是气态的也可以是固态或液态 的。
可以控制薄膜的组分及合成新的结构，可用来制备半导体、 金属和绝缘体等各种薄膜。
CVD 设备有多种类型，根据反应室的形状，可分为水平式 和立式；根据生长时的气压分为常压和低压；根据生长时 反应室的冷却状态，分为热壁和冷壁。
SiC 的结构
SiC 是一种天然超晶格，又是一种典型的同质多型体
Si、C 双原子层堆积序列的差异会导致不同的晶体结构， 从而形成了庞大的SiC同质多型族，目前已知的就有200 多种。
SiC同质多型族中最重要的，也是目前比较成熟的、人 们研究最多的是立方密排的 3C-SiC 和六方密排的 2H、 4H 和 6H-SiC。
耐高温、高热导、高耐压特性，发展高温（>300℃）、高 功率和低损耗电子器件。
高亮度发光管，从而使人类可以获得高重复性、长寿命的 全色包括白光光源，
短波长激光器，束斑尺寸小，可实现高密度数据光存储， 以及及紫外探测器。
近年来，随着半导体器件应用领域的不断扩大，特别是 有些特殊场合要求半导体适应在高温、强辐射和大功率 等环境下工作，传统的一和二代半导体无能为力。于是 人们将目光投向一些被称为第三代宽带隙半导体材料的 研究，如金刚石、SiC、GaN和AlN 等。这些材料的禁带 宽度在 2 eV 以上，拥有一系列优异的物理和化学性能。
SiC 块材单晶的制备
把 {1120} 和{1 1 00} 称为 a 面， 把 1120 和 11 00 称为 a 轴。
步骤 1：沿着生长方向，获得继承了籽晶的具有高密度位 错的晶体。 步骤 2: 由于大多数位错以垂直于第一次 a 面生长方向的方 式存在，获得的晶体其表面的位错数量大幅度减少。因此， 第二次 a 面生长继承了少量的位错。 步骤 3: 由于堆垛层错只在垂直于 c 轴的方向被继承，通过 c 面生长消除在前述生长过程中产生的堆垛层错。
SiC 的结构
SiC结构示意图
a) 3C-SiC； b) 2H-SiC； c) 4H-SiC； d) 6H-SiC。
a) ABCABC…, 3C-SiC b) ABAB…, 2H-SiC； c) ABCBABCB…, 4H-SiC d) ABCACB…, 6H-SiC
SiC 优良的物理和化学性能
2.36 3.0
5.5
间接 间接
1
3-5
<10
<800 <400 <2200
<320 <90 <1800
3.6
4.9 6-20
2.5
2.5
4.3596
3.0806 15.1173
~5
3.567
SiC 材料及器件的一些具体应用
高频功率器件：相控阵雷达、通信系统、固相 UHF 广播 系统、高频功率供应、电子干扰(干扰与威胁)和预警系统；
HTCVD 法采用的生长系统与升华法所用的系统相似，但籽晶置于坩埚 顶部
连续种晶物理气相输运法(CF-PVT)
CF-PVT 法采用高纯硅和高纯碳(如多孔石墨盘)直接注入生长区，避免了 通常的采用 SiC 粉末所造成的污染，并且生长过程中原材料可以连续供 应，避免了SiC 粉末消耗过大所造成的生长停顿
电学性质: 4H-SiC 和 6H-SiC 的带隙约是 Si 的三倍，是 GaAs 的两倍；其击穿电场强度高于 Si 一个数量级，饱和电子 漂移速度是 Si 的2.5倍。4H-SiC 的带隙比 6H-SiC 更宽。
(
)( )
SiC 块材单晶源自文库制备 非 平
相衡 对 量
平 衡
T (K) SiC 多型结构与加热温度的关系
SiC 蒸汽 SiC 晶体 SiC 籽晶 低温热源
保温系统
一种生长 SiC 单晶的筒状双壁坩埚装置
SiC 块材单晶的制备
改良的 Lely 法
世界上主要的SiC单晶衬底供应商如美国的Cree公司、日本的Sixon公司都 采用改良的 Lely 法来生长块材 SiC 单晶。
高温化学气相沉积法(HTCVD)
SiC 薄膜的制备
4．脉冲激光沉积 将准分子激光器产生的强脉冲激光束聚焦在靶材表面，通过靶 材吸收激光束的能量，使其温度迅速升高到蒸发温度以上，形 成局域化的高浓度等离子体。该等离子体继续与激光束作用并 吸收激光束的能量，产生进一步电离形成高温高压等离子体。 高温高压等离子体经历一个绝热膨胀发射的过程迅速冷却，到 达靶对面的衬底后即在其上沉积成膜。
具体过程：设计一个空腹的圆筒，将具有工业级的 SiC 块放入 碳坩埚中，加热到 2500 oC， SiC 发生明显的分解与升华，产 生 Si 和 SiC 的蒸汽，在高温炉内形成的温度梯度作用下向低 温方向并凝聚在较低温度处，形成 SiC 晶体。此过程是一个 “升华－凝聚”的过程，生长的驱动力是温度梯度。
卤化物化学气相沉积法(HCVD)
SiCl4 和 C3H8作为 Si 源和 C 源，这两种原料分别在 Ar 和 H2 的携带下各 自注入反应室，在2000 oC 生长。该方法生长速率高，获得的单晶电子 陷阱少，电学性质好。
SiC 块材单晶的制备
2004 年，日本丰田 中央研究实验室的 Nakamura 等人在 《Nature》杂志中称， 他们找到了锻制碳 化硅晶体的新方法， 使碳化硅晶片成本 低、用途广、性能 更可靠。他们提出 了“重复a面生长法 (RAF) ”。
SiC 的结构
四面体单元，每种原子被四个异种原子所包围
原子间通过定向的强四面体 SP3 键结合在一起，并有 一定程度的极化
四面体单元
SP3 杂化轨道
SiC 的结构
Sic 具有很强的离子共价键，离子性对键合的贡献 约占12%,决定了它是一种结合稳定的结构。
SiC 具有很高的德拜温度，达到1200-1430 K,决定 了该材料对于各种外界作用的稳定性，在力学、化学 方面有优越的技术特性。
大功率器件：用于功率产生系统的功率电子、电涌抑制器、 电动汽车的功率调节、电子调节器（传动装置）、固相电灯 镇流器；
高温器件：喷气发动机传感器、传动装置及控制电子、航 天飞机功率调节电子及传感器、深井钻探用信号发射器、工 业过程测试及控制仪器、无干扰电子点火装置、汽车发动机 传感器；
作为生长 GaN、AlN、金刚石等的衬底。
SiC 块材单晶的制备
1824 年，瑞典科学家J. Jacob Berzelius 在试图制备金刚石时意 外发现了这种新的化合物。
1885 年，Acheson 用电弧熔炼法生长出 SiC, 但用这种方法形成 的SiC质量较差，达不到大规模生产SiC器件所需的SiC单晶的 质量要求。
1955 年菲力浦研究室的 Lely 首先在实验室用升华法制备了杂 质数量和种类可控的、具有足够尺寸的 SiC 单晶。
SiC 块材单晶的制备
大体积 SiC 单晶生长 的基本过程
原料的分解升华、质 量传输和在籽晶上的 结晶。
高温热源 SiC 粉末 多孔石墨
升华源 SiC 粉置于筒 状双壁坩埚的夹层之 中。在约 1900 oC的高 温状态下，SiC 蒸汽 要先经过坩埚内层的 高纯微孔石墨薄壁过 滤掉杂质，然后再向 温度较低的晶体生长 区扩散。
在Si(111)和Al2O3(0001)上外延了-SiC 薄膜。
最佳生长条件 衬底的加热温度为1200-1300 oC，激光能量 4050 mJ/脉冲；靶材能量密度0.5-1 J/cm2/脉冲；脉冲频率1-2 Hz； 本底真空 2×10-7 Pa。
SiC 薄膜的制备
5．分子束外延
在超高真空(10-8Pa)条件下，精确控制蒸发源给出的中性分子 束流的强度，在基片上外延成膜的技术。生长在非热平衡条 件下完成，受动力学制约。生长温度低，生长速率慢，外延 薄膜质量好。一般的分子束外延系统都配有如反射高能电子 衍射(RHEED)之类的装置，为研究材料的具体生长细节提供 了条件。但分子束外延设备也存在一些缺点，如受反应源的 限制，无法制备所有材料；生长速率太慢，不适合工业化生 产等。
3.3 第三代半导体材料（宽禁带半导体材料）
半导体材料的发展
Si为代表的，第一代半导体材料 GaAs为代表的，第二代半导体材料 SiC及GaN为代表的宽禁带材料，第三代半导体材 料。包括材料本身和器件开发，仍在发展中。
随着半导体材料的单晶制备及外延技术的发展和突破， 并基于以下几方面原因，宽带隙半导体材料应运而生。
SiC 块材单晶的制备
不同于Si材料，SiC材料无法用熔体提拉法进行单晶材料的 制备，主要是因为
在现有的实验条件所能达到的压力条件下，SiC没有熔点， 而只是在1800 oC以上时升华为气态。
在目前实验条件所能达到的温度条件下，C 在 Si 熔体中 的溶解度也非常小。
熔融生长法不能用于 SiC 单晶的生长。
成的; 最成熟和成功的是
CVD法
SiC 薄膜的制备 化学气相沉积 (a) 水平热壁 (b) 烟囱热壁 (c) 垂直冷壁 (d) 行星式热壁
常见CVD反应室示意图
SiC 薄膜的制备 化学气相沉积
气源 上世纪八十年代初，水平冷壁石英管在Si衬底上获得单晶 3C-SiC 薄膜，使用的源气是 SiH4 和C3H8，H2 为载气 。 为了降低温度，人们使用既含 Si 又含 C 的物质(如C3H3SiCl3 等)作为生长 SiC 的原料。
主要半导体材料的基本特性
物理量 带隙宽度(eV)
能带类型 击穿场强(MV/cm)
电子迁移率 (cm2/V s)
空穴迁移率 (cm2/V s)
热导率(W/cm K) 饱和电子漂移速
度(107 cm /s) 晶格常数 (Å)
键结合能（eV）
Si 1.12 间接 0.3 1350
480
1.3 1
5.43
SiC 薄膜的制备 化学气相沉积
独特的优势
(1)它是一种气相反应，可通过 精确控制各种气体的流量来精 确控制薄膜的厚度、组分和导 电类型。
(2)可制备大面积、高均匀性的 外延膜，适合于批量生产。
(3)灵活的气体源路控制技术使 生长过程自动控制，降低随机 因素，增加工艺重复性。
目前，SiC 功率器件基 本都是用化学气相沉积 方法制备的 SiC 薄膜制
Ge 0.67 间接 0.1 3900
1900
0.58
5.66
GaAs 1.43 直接 0.06 8500
400
0.55 2
5.65
GaN 3.37 直接
5 1200
<200
2.0
2.5
3.189 5.186
AlN 6.2 直接 1.2-1.4 300
14
2.85 1.4 3.112 4.982
3C-SiC 6H-SiC 金刚石
研究表明，用该方法生长的SiC单晶比常规方法生长的SiC单 晶结晶性大幅度改善，表面腐蚀坑密度大幅度降低。用该材 料制备的PiN管可靠性得到大幅度的提高。
SiC 薄膜的制备
主要方法
升华法 液相外延法 溅射法 脉冲激光沉积 分子束外延 化学气相沉积
SiC 薄膜的制备
1. 升华法 升华法通常使用固态源，生长速率很高 (400μm/h)，远超 过其它方法的生长速率，但生长的薄膜均匀性不好并且尺 寸较小。
SiC 薄膜的制备
3．溅射法 溅射的原理是向真空系统中充入少量所需要的气体(Ar, N2等)。 气体分子在强电场作用下电离而产生辉光放电。气体电离产 生大量带正电荷的离子受电场加速而形成高能量的离子流， 它们撞击在阴极表面，使阴极表面的原子飞溅出来，以自由 原子形式或以与反应性气体分子形式与剩余气体分子形成化 合物的形式淀积到衬底上形成薄膜层。
力学性质: 高硬度(克氏硬度为3000 kg/mm2)，可以切割红宝 石；高耐磨性，仅次于金刚石。
热学性质: 热导率超过金属铜，是 Si 的3倍，是 GaAs 的 810 倍，散热性能好，对于大功率器件非常重要。SiC 的热稳定 性较高，在常压下不可能熔化 SiC。
化学性质: 耐腐蚀性非常强，室温下几乎可以抵抗任何已知 的腐蚀剂。SiC 表面易氧化生成 SiO2 薄层，能防止其进一步 氧化，在高于1700 oC 时，这层 SiO2 熔化并迅速发生氧化反应。 SiC能溶解于熔融的氧化剂物质。
SiC 薄膜的制备
6．化学气相沉积 化学气相沉积 (CVD) 是借助空间气相化学反应在衬底表面 沉积固态薄膜的工艺技术。
化学气相沉积的源物质可以是气态的也可以是固态或液态 的。
可以控制薄膜的组分及合成新的结构，可用来制备半导体、 金属和绝缘体等各种薄膜。
CVD 设备有多种类型，根据反应室的形状，可分为水平式 和立式；根据生长时的气压分为常压和低压；根据生长时 反应室的冷却状态，分为热壁和冷壁。
SiC 的结构
SiC 是一种天然超晶格，又是一种典型的同质多型体
Si、C 双原子层堆积序列的差异会导致不同的晶体结构， 从而形成了庞大的SiC同质多型族，目前已知的就有200 多种。
SiC同质多型族中最重要的，也是目前比较成熟的、人 们研究最多的是立方密排的 3C-SiC 和六方密排的 2H、 4H 和 6H-SiC。
耐高温、高热导、高耐压特性，发展高温（>300℃）、高 功率和低损耗电子器件。
高亮度发光管，从而使人类可以获得高重复性、长寿命的 全色包括白光光源，
短波长激光器，束斑尺寸小，可实现高密度数据光存储， 以及及紫外探测器。
近年来，随着半导体器件应用领域的不断扩大，特别是 有些特殊场合要求半导体适应在高温、强辐射和大功率 等环境下工作，传统的一和二代半导体无能为力。于是 人们将目光投向一些被称为第三代宽带隙半导体材料的 研究，如金刚石、SiC、GaN和AlN 等。这些材料的禁带 宽度在 2 eV 以上，拥有一系列优异的物理和化学性能。
SiC 块材单晶的制备
把 {1120} 和{1 1 00} 称为 a 面， 把 1120 和 11 00 称为 a 轴。
步骤 1：沿着生长方向，获得继承了籽晶的具有高密度位 错的晶体。 步骤 2: 由于大多数位错以垂直于第一次 a 面生长方向的方 式存在，获得的晶体其表面的位错数量大幅度减少。因此， 第二次 a 面生长继承了少量的位错。 步骤 3: 由于堆垛层错只在垂直于 c 轴的方向被继承，通过 c 面生长消除在前述生长过程中产生的堆垛层错。
SiC 的结构
SiC结构示意图
a) 3C-SiC； b) 2H-SiC； c) 4H-SiC； d) 6H-SiC。
a) ABCABC…, 3C-SiC b) ABAB…, 2H-SiC； c) ABCBABCB…, 4H-SiC d) ABCACB…, 6H-SiC
SiC 优良的物理和化学性能
2.36 3.0
5.5
间接 间接
1
3-5
<10
<800 <400 <2200
<320 <90 <1800
3.6
4.9 6-20
2.5
2.5
4.3596
3.0806 15.1173
~5
3.567
SiC 材料及器件的一些具体应用
高频功率器件：相控阵雷达、通信系统、固相 UHF 广播 系统、高频功率供应、电子干扰(干扰与威胁)和预警系统；
HTCVD 法采用的生长系统与升华法所用的系统相似，但籽晶置于坩埚 顶部
连续种晶物理气相输运法(CF-PVT)
CF-PVT 法采用高纯硅和高纯碳(如多孔石墨盘)直接注入生长区，避免了 通常的采用 SiC 粉末所造成的污染，并且生长过程中原材料可以连续供 应，避免了SiC 粉末消耗过大所造成的生长停顿
电学性质: 4H-SiC 和 6H-SiC 的带隙约是 Si 的三倍，是 GaAs 的两倍；其击穿电场强度高于 Si 一个数量级，饱和电子 漂移速度是 Si 的2.5倍。4H-SiC 的带隙比 6H-SiC 更宽。
(
)( )
SiC 块材单晶源自文库制备 非 平
相衡 对 量
平 衡
T (K) SiC 多型结构与加热温度的关系
SiC 蒸汽 SiC 晶体 SiC 籽晶 低温热源
保温系统
一种生长 SiC 单晶的筒状双壁坩埚装置
SiC 块材单晶的制备
改良的 Lely 法
世界上主要的SiC单晶衬底供应商如美国的Cree公司、日本的Sixon公司都 采用改良的 Lely 法来生长块材 SiC 单晶。
高温化学气相沉积法(HTCVD)
SiC 薄膜的制备
4．脉冲激光沉积 将准分子激光器产生的强脉冲激光束聚焦在靶材表面，通过靶 材吸收激光束的能量，使其温度迅速升高到蒸发温度以上，形 成局域化的高浓度等离子体。该等离子体继续与激光束作用并 吸收激光束的能量，产生进一步电离形成高温高压等离子体。 高温高压等离子体经历一个绝热膨胀发射的过程迅速冷却，到 达靶对面的衬底后即在其上沉积成膜。
具体过程：设计一个空腹的圆筒，将具有工业级的 SiC 块放入 碳坩埚中，加热到 2500 oC， SiC 发生明显的分解与升华，产 生 Si 和 SiC 的蒸汽，在高温炉内形成的温度梯度作用下向低 温方向并凝聚在较低温度处，形成 SiC 晶体。此过程是一个 “升华－凝聚”的过程，生长的驱动力是温度梯度。
卤化物化学气相沉积法(HCVD)
SiCl4 和 C3H8作为 Si 源和 C 源，这两种原料分别在 Ar 和 H2 的携带下各 自注入反应室，在2000 oC 生长。该方法生长速率高，获得的单晶电子 陷阱少，电学性质好。
SiC 块材单晶的制备
2004 年，日本丰田 中央研究实验室的 Nakamura 等人在 《Nature》杂志中称， 他们找到了锻制碳 化硅晶体的新方法， 使碳化硅晶片成本 低、用途广、性能 更可靠。他们提出 了“重复a面生长法 (RAF) ”。
SiC 的结构
四面体单元，每种原子被四个异种原子所包围
原子间通过定向的强四面体 SP3 键结合在一起，并有 一定程度的极化
四面体单元
SP3 杂化轨道
SiC 的结构
Sic 具有很强的离子共价键，离子性对键合的贡献 约占12%,决定了它是一种结合稳定的结构。
SiC 具有很高的德拜温度，达到1200-1430 K,决定 了该材料对于各种外界作用的稳定性，在力学、化学 方面有优越的技术特性。
大功率器件：用于功率产生系统的功率电子、电涌抑制器、 电动汽车的功率调节、电子调节器（传动装置）、固相电灯 镇流器；
高温器件：喷气发动机传感器、传动装置及控制电子、航 天飞机功率调节电子及传感器、深井钻探用信号发射器、工 业过程测试及控制仪器、无干扰电子点火装置、汽车发动机 传感器；
作为生长 GaN、AlN、金刚石等的衬底。
SiC 块材单晶的制备
1824 年，瑞典科学家J. Jacob Berzelius 在试图制备金刚石时意 外发现了这种新的化合物。
1885 年，Acheson 用电弧熔炼法生长出 SiC, 但用这种方法形成 的SiC质量较差，达不到大规模生产SiC器件所需的SiC单晶的 质量要求。
1955 年菲力浦研究室的 Lely 首先在实验室用升华法制备了杂 质数量和种类可控的、具有足够尺寸的 SiC 单晶。