SiC Substrate 4H/6H-P 3C-N 45.5mm~150.0mm Z เกรด P เกรด D เกรด

4H/6H-P 3C-N SiC สับสราท's Abstract

การศึกษานี้ศึกษาลักษณะโครงสร้างและอิเล็กทรอนิกส์ของ 4H / 6H โพลิไทป์ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) สับสราตที่บูรณาการกับ 3C-N SiC ฟิล์มที่ปลูกโดย epitaxiallyการเปลี่ยนแบบหลายแบบระหว่าง 4H/6H-SiC และ 3C-N-SiC ให้โอกาสพิเศษในการเพิ่มผลงานของอุปกรณ์ครึ่งประสาทที่ใช้ SiCผ่านการฝากน้ําหอมเคมีที่อุณหภูมิสูง (CVD) ภาพยนตร์ 3C-SiC ถูกฝากบนสับสราต 4H / 6H-SiC โดยมีเป้าหมายการลดความไม่เหมาะสมและความหนาแน่นของกล่องการวิเคราะห์รายละเอียดโดยใช้ X-ray diffraction, มิกรอสโกปีแรงอะตอม (AFM) และมิกรอสโกปีอิเล็กตรอนการส่ง (TEM) เปิดเผยการจัดสรร Epitaxial และรูปร่างพื้นผิวของหนังการวัดไฟฟ้าแสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนไหวของตัวพกพาและความแรงดันการแยกที่ดีขึ้น, ทําให้การปรับปรุงสับสราทนี้เป็นสัญญาสําหรับการใช้งานอิเล็กทรอนิกส์พลังงานสูงและความถี่สูงรุ่นต่อไปการศึกษาเน้นความสําคัญของการปรับปรุงเงื่อนไขการเติบโตเพื่อลดความบกพร่องให้น้อยที่สุดและเพิ่มความสอดคล้องทางโครงสร้างระหว่างพอลิไทป์ SiC ต่าง ๆ.

คุณสมบัติของ 4H/6H-P 3C-N SiC substrate

สับสราตซิลิคคาร์ไบด์ (SiC) โพลิไทป์ 4H/6H (P) กับฟิล์ม SiC 3C-N (ที่มีสารไนโตรเจน) แสดงถึงคุณสมบัติที่มีประโยชน์สําหรับพลังงานสูง, ความถี่สูง,และการใช้งานอุณหภูมิสูงนี่คือคุณสมบัติสําคัญของวัสดุเหล่านี้

1.โพลีไทป์และโครงสร้างคริสตัล

• 4H-SiC และ 6H-SiC:นี่คือโครงสร้างคริสตัลทรงหกเหลี่ยมที่มีลําดับการเรียงของ Si-C สองชั้นที่แตกต่างกัน. ตัวอักษร "H" หมายถึงความสมองแบบหกเหลี่ยม, และตัวเลขหมายถึงจํานวนชั้นในลําดับการเรียง.
  • 4H-SiC:ให้ความเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนที่สูงขึ้นและช่องช่วงที่กว้างกว่า (ประมาณ 3.2 eV) ทําให้มันเหมาะสําหรับอุปกรณ์ความถี่สูงและพลังงานสูง
  • 6H-SiC:มีการเคลื่อนไหวอิเล็กตรอนและช่วงขอบเขตที่ต่ํากว่าเล็กน้อย (ประมาณ 3.0 eV) เมื่อเทียบกับ 4H-SiC แต่ยังใช้ในอิเล็กทรอนิกส์พลังงาน
• 3C-SiC (บาตร):รูปแบบลูกกลองของ SiC (3C-SiC) โดยทั่วไปมีโครงสร้างคริสตัลที่เป็นไอโซโทรปิกมากขึ้น, ส่งผลให้การเติบโต Epitaxial ง่ายขึ้นบนพื้นผังที่มีความหนาแน่นของการสับสนธิที่ต่ํากว่า. มันมีช่องแดนประมาณ 2.36 eV และเหมาะสําหรับการบูรณาการกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์.

2.คุณสมบัติอิเล็กทรอนิกส์:

• ช่องแดนกว้างSiC มีช่องแดนที่กว้างขวางที่ทําให้มันสามารถทํางานได้อย่างมีประสิทธิภาพในอุณหภูมิและแรงดันสูง
  • 4H-SiC:3.2 eV
  • 6H-SiC:3.0 eV
  • 3C-SiC:2.36 eV
• สนามไฟฟ้าระดับสูงสนามไฟฟ้าความแตกต่างสูง (~3-4 MV / cm) ทําให้วัสดุเหล่านี้เหมาะสมสําหรับอุปกรณ์พลังงานที่ต้องการทนความกระชับสูงโดยไม่แตก
• การเคลื่อนไหวของเครื่องบิน:
  • 4H-SiC:ความเคลื่อนไหวอิเล็กตรอนสูง (~ 800 cm2/Vs) เมื่อเทียบกับ 6H-SiC
  • 6H-SiC:ความเคลื่อนไหวอิเล็กตรอนที่ปานกลาง (~ 400 cm2/Vs)
  • 3C-SiC:รูปแบบคิวบิกมักมีความเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนสูงกว่ารูปแบบหกเหลี่ยม ทําให้มันเป็นสิ่งที่ต้องการสําหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

3.คุณสมบัติความร้อน:

• ความสามารถในการนําความร้อนสูงSiC มีความสามารถในการนําความร้อนที่ดีมาก (~ 3-4 W / cm · K) ทําให้การระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพที่สําคัญสําหรับอิเล็กทรอนิกส์พลังงานสูง
• ความมั่นคงทางความร้อน:SiC ยังคงคงที่อุณหภูมิที่เกิน 1000 °C ทําให้มันเหมาะสําหรับสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูง

4.คุณสมบัติทางกล:

• ความแข็งแรงและความแข็งแรงสูงSiC เป็นวัสดุที่แข็งแรงมาก (ความแข็งแรงของ Mohs 9.5) ทําให้มันทนทานต่อการสกัดและความเสียหายทางกล
• โมดูลส์สูงของเยาวชน:มันมีโมดูลส์ยองสูง (~ 410 GPa) ส่งผลให้มีความแข็งแรงและทนทานในการใช้งานทางกล

5.คุณสมบัติทางเคมี:

• ความมั่นคงทางเคมี:SiC มีความทนทานต่อการกัดกรองและออกซิเดชั่นทางเคมีสูง ซึ่งทําให้มันเหมาะสําหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง รวมถึงบรรยากาศที่มีก๊าซและสารเคมีที่กัดกรอง
• อัตราปฏิกิริยาทางเคมีต่ําคุณสมบัตินี้เพิ่มความมั่นคงและผลงานในการใช้งานที่ต้องการมากขึ้น

6.คุณสมบัติออปโตอิเล็กทรอนิกส์:

• โฟโตลูมิเนเซนซ์:3C-SiC แสดงภาพแสงสว่าง ทําให้มันมีประโยชน์ในอุปกรณ์ optoelectronic โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ทํางานในช่วงอัลตรายโอเล็ต
• ความรู้สึกต่อแสง UV สูงความกว้างของวัสดุ SiC ทําให้มันสามารถใช้ในเครื่องตรวจจับ UV และการใช้งานออปโตอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ

7.คุณลักษณะของยาดอปปิ้ง:

• การดอปปิ้งไนโตรเจน (ประเภท N):ไนโตรเจนมักถูกใช้เป็นสารเสริมประเภท n ใน 3C-SiC ซึ่งเพิ่มความสามารถในการนําไฟและปริมาณสารบรรทุกอิเล็กตรอนการควบคุมอัตราการด๊อปปิ้งอย่างแม่นยํา ทําให้สามารถปรับปรุงคุณสมบัติไฟฟ้าของสับสราทได้.

8.การใช้งาน:

• อิเล็กทรอนิกส์พลังงาน:ความดันการแยกที่สูง ช่องแดนที่กว้าง และความสามารถในการนําไฟฟ้าทําให้สับสราตเหล่านี้เหมาะสมสําหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงาน เช่น MOSFETs, IGBTs และไดโอเดส Schottky
• อุปกรณ์ความถี่สูง:ความเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนที่สูงใน 4H-SiC และ 3C-SiC ทําให้สามารถทํางานได้อย่างมีประสิทธิภาพในความถี่สูง ทําให้มันเหมาะสําหรับการใช้งาน RF และไมโครเวฟ
• อุปโตอิเล็กทรอนิกส์:คุณสมบัติทางแสงของ 3C-SiC ทําให้มันเป็นผู้สมัครสําหรับเครื่องตรวจจับ UV และการใช้งานฟอตอนอื่น ๆ

คุณสมบัติเหล่านี้ทําให้การผสมผสานของ 4H/6H-P และ 3C-N SiC เป็นพื้นฐานที่หลากหลายสําหรับการใช้งานด้านอิเล็กทรอนิกส์, ออปโตอิเล็กทรอนิกส์และอุณหภูมิสูงที่ก้าวหน้า

รูปภาพของ 4H/6H-P 3C-N SiC substrate

การใช้งานของ 4H/6H-P 3C-N SiC substrate

การผสมผสานของ 4H/6H-P และ 3C-N SiC substrate มีการใช้งานหลายประเภทในหลายอุตสาหกรรม โดยเฉพาะในอุปกรณ์ที่มีพลังงานสูง, อุณหภูมิสูง และความถี่สูงด้านล่างนี้คือการใช้งานหลักบางส่วน:

1.อิเล็กทรอนิกส์พลังงาน:

• อุปกรณ์พลังงานความดันสูง:ความกว้างของแบนด์เกปและสนามไฟฟ้าที่แตกออกสูงของ 4H-SiC และ 6H-SiC ทําให้พื้นฐานเหล่านี้เป็นที่เหมาะสมสําหรับอุปกรณ์พลังงาน เช่น MOSFETs, IGBTs,และ ไดโอเดส Schottky ที่ต้องทํางานในแรงดันและกระแสไฟฟ้าสูงอุปกรณ์เหล่านี้ถูกใช้ในรถไฟฟ้า (EVs) เครื่องขับเคลื่อนมอเตอร์อุตสาหกรรม และเครือไฟฟ้า
• การแปลงพลังงานประสิทธิภาพสูง:อุปกรณ์ที่ใช้ SiC ทําให้การแปลงพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยการสูญเสียพลังงานที่ต่ํากว่า ทําให้มันเหมาะสําหรับการใช้งาน เช่น อินเวอร์เตอร์ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์และการส่งพลังงานไฟฟ้า.

2.การใช้งานความถี่สูงและ RF:

• เครื่อง RF และเครื่องไมโครเวฟ:ความเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนสูงและความแรงดันการทําลายของ 4H-SiC ทําให้มันเหมาะสมสําหรับความถี่วิทยุ (RF) และอุปกรณ์ไมโครเวฟและการสื่อสารทางดาวเทียม, เมื่อการทํางานความถี่สูงและความมั่นคงทางความร้อนเป็นสิ่งสําคัญ
• 5G โทรคมนาคม:สับสราต SiC ใช้ในเครื่องขยายพลังงานและสวิตช์สําหรับเครือข่าย 5G เนื่องจากความสามารถในการจัดการสัญญาณความถี่สูงที่มีการสูญเสียพลังงานต่ํา

3.สากลและอวกาศและการป้องกัน:

• เซนเซอร์และอิเล็กทรอนิกส์อุณหภูมิสูง:ความมั่นคงทางความร้อนและความทนทานต่อรังสีของ SiC ทําให้มันเหมาะสําหรับการใช้งานด้านอากาศและการป้องกันและสภาพที่รุนแรงที่พบในการสํารวจอวกาศ, อุปกรณ์ทหาร และระบบการบิน
• ระบบไฟฟ้า:อิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่ใช้ SiC ใช้ในระบบพลังงานเครื่องบินและยานอวกาศ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานและลดน้ําหนักและความต้องการในการเย็น

4.อุตสาหกรรมรถยนต์:

• รถไฟฟ้า (EVs):สับสราต SiC ได้รับการใช้อย่างมากขึ้นในอิเล็กทรอนิกส์พลังงานสําหรับ EVs เช่น อินเวอร์เตอร์, ชาร์จในเครื่อง, และเครื่องแปลง DC-DCประสิทธิภาพสูงของ SiC ช่วยยืดอายุของแบตเตอรี่และเพิ่มระยะทางขับรถของรถไฟฟ้า.
• สถานีชาร์จเร็ว:อุปกรณ์ SiC ทําให้การแปลงพลังงานที่เร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในสถานีชาร์จเร็ว EV ช่วยลดเวลาชาร์จและปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายทอดพลังงาน

5.การใช้งานในอุตสาหกรรม:

• เครื่องขับเคลื่อนมอเตอร์และเครื่องควบคุม:อิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่ใช้ SiC ใช้ในเครื่องขับเคลื่อนมอเตอร์อุตสาหกรรมเพื่อควบคุมและควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพสูงและอัตโนมัติ.
• ระบบพลังงานที่เกิดใหม่สับสราต SiC สําคัญมากในระบบพลังงานที่สามารถปรับปรุงได้ เช่น อินเวอร์เตอร์แสงอาทิตย์และเครื่องควบคุมเครื่องจักรลม ที่มีการแปลงพลังงานที่ประสิทธิภาพและการจัดการความร้อนที่จําเป็นสําหรับการทํางานที่น่าเชื่อถือ

6.อุปกรณ์การแพทย์

• อุปกรณ์การแพทย์ความแม่นยําสูง:ความมั่นคงทางเคมีและความสอดคล้องทางชีวภาพของ SiC ทําให้มันสามารถใช้ในอุปกรณ์การแพทย์ เช่น เซ็นเซอร์ที่สามารถปลูกฝังได้ อุปกรณ์วินิจฉัย และเลเซอร์การแพทย์ที่มีพลังงานสูงความสามารถในการทํางานที่ความถี่สูง ด้วยการสูญเสียพลังงานที่ต่ํา ๆ เป็นสิ่งจําเป็นในการใช้งานทางการแพทย์ความแม่นยํา.
• อิเล็กทรอนิกส์ที่แข็งแรงต่อรังสี:ความทนทานต่อรังสีของ SiC ทําให้มันเหมาะสําหรับอุปกรณ์การถ่ายภาพทางการแพทย์ และอุปกรณ์การรักษาด้วยรังสี ที่ความน่าเชื่อถือและความแม่นยําเป็นสิ่งสําคัญ

7.อุปโตอิเล็กทรอนิกส์:

• เครื่องตรวจจับ UV และ เครื่องตรวจจับแสง:3C-SiC's bandgap ทําให้มันมีความรู้สึกต่อแสงอัลตราไวโอเล็ต (UV) ทําให้มันมีประโยชน์สําหรับเครื่องตรวจจับ UV ในอุตสาหกรรม, วิทยาศาสตร์, และการติดตามสิ่งแวดล้อมเครื่องตรวจจับไฟพวกนี้ใช้ในการตรวจจับไฟ,กล้องโทรทัศน์อวกาศ และการวิเคราะห์ทางเคมี
• LED และเลเซอร์:สับสราต SiC ใช้ในไดโอเดสปล่อยแสง (LED) และไดโอเดสเลเซอร์ โดยเฉพาะในแอพลิเคชั่นที่ต้องการความสว่างและความทนทานสูง เช่น ไฟฟ้ารถยนต์, จอแสดงภาพ,และแสงสว่างในสภาพแข็ง.

8.ระบบพลังงาน:

• เครื่องแปลงความแข็ง:อุปกรณ์พลังงาน SiC ถูกใช้ในเครื่องแปลงภาพแข็ง ซึ่งมีประสิทธิภาพและคอมแพคต์กว่าเครื่องแปลงแบบประเพณี ซึ่งมีความสําคัญในระบบกระจายพลังงานและระบบเครือข่ายฉลาด
• ระบบจัดการแบตเตอรี่:อุปกรณ์ SiC ในระบบบริหารแบตเตอรี่ ปรับปรุงประสิทธิภาพและความปลอดภัยของระบบเก็บพลังงานที่ใช้ในอุปกรณ์พลังงานที่เกิดจากแหล่งที่ปรับปรุงและรถไฟฟ้า

9.การผลิตครึ่งตัวนํา:

• สับสราตการเติบโตของกระดูกการบูรณาการ 3C-SiC บนสับสราต 4H/6H-SiC สําคัญสําหรับการลดอาการบกพร่องในกระบวนการการเติบโต epitaxial ส่งผลให้การผลิตของอุปกรณ์ครึ่งประสาทดีขึ้นสิ่งนี้มีประโยชน์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิต ทรานซิสเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงและวงจรบูรณาการ.
• อุปกรณ์ GaN-on-SiCสับสราต SiC ใช้สําหรับการปรับปรุงอาการของไนทรีดกัลลিয়াম (GaN) ในอุปกรณ์ครึ่งประสาทความถี่สูงและพลังงานสูง,และระบบเรดาร์

10.สิ่งแวดล้อมที่รุนแรง อิเล็กทรอนิกส์:

• การสํารวจน้ํามันและก๊าซอุปกรณ์ SiC ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สําหรับการเจาะหลุมและการสํารวจน้ํามัน
• อัตโนมัติอุตสาหกรรม:ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่รุนแรงที่มีอุณหภูมิสูงและการเผชิญหน้ากับสารเคมี อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ SiC ให้ความน่าเชื่อถือและทนทานสําหรับระบบอัตโนมัติและควบคุม

การใช้งานเหล่านี้เน้นถึงความหลากหลายและความสําคัญของ 4H/6H-P 3C-N SiC สับสราต ในการพัฒนาเทคโนโลยีที่ทันสมัยในหลายสาขาอุตสาหกรรม

คําถามและคําตอบ

ความแตกต่างระหว่าง 4H-SiC และ 6H-SiC คืออะไร?

สรุปเมื่อเลือกระหว่าง 4H-SiC และ 6H-SiC: เลือก 4H-SiC สําหรับอิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูงและความถี่สูงที่การจัดการความร้อนเป็นสิ่งสําคัญเลือก 6H-SiC สําหรับการใช้งานที่ให้ความสําคัญกับการปล่อยแสงและความทนทานทางกลรวมทั้ง LED และส่วนประกอบกล

คําสําคัญ: SiC Substrate SiC wafer ซิลิคอนคาร์ไบด wafer