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

4H/6H-P 3C-N SiC substratının özetini

Bu çalışma, 4H / 6H politip silikon karbid (SiC) substratlarının epitaksiyel olarak yetiştirilen 3C-N SiC filmleriyle entegre yapısal ve elektronik özelliklerini araştırmaktadır.4H/6H-SiC ve 3C-N-SiC arasındaki çok tipli geçiş, SiC tabanlı yarı iletken cihazların performansını artırmak için eşsiz fırsatlar sunarYüksek sıcaklıkta kimyasal buhar birikimi (CVD) ile, 3C-SiC filmleri, ızgara uyumsuzluğunu ve dislokasyon yoğunluğunu azaltmayı amaçlayan 4H / 6H-SiC substratlarına depolanır.X-ışını difraksiyonu (XRD) kullanarak ayrıntılı analiz, atomik kuvvet mikroskopu (AFM) ve iletim elektron mikroskopu (TEM), filmlerin epitaksiyel hizalamasını ve yüzey morfolojisini ortaya çıkarır.Elektriksel ölçümler, taşıyıcı hareketliliğinin ve arıza voltajının iyileştirildiğini göstermektedir., bu substrat konfigürasyonunu yeni nesil yüksek güç ve yüksek frekanslı elektronik uygulamalar için umut verici hale getiriyor.Çalışma, kusurları en aza indirmek ve farklı SiC politipleri arasındaki yapısal tutarlılığı artırmak için büyüme koşullarını optimize etmenin önemini vurgular..

4H/6H-P 3C-N SiC substratının özellikleri

4H/6H politip (P) silikon karbid (SiC) substratları ile 3C-N (nitrojen doped) SiC filmleri, çeşitli yüksek güçlü, yüksek frekanslı,ve yüksek sıcaklık uygulamalarıİşte bu malzemelerin temel özellikleri:

1.Politipler ve Kristal Yapısı:

• 4H-SiC ve 6H-SiC:Bunlar, Si-C iki katmanlarının farklı yığılma dizileri ile altıgen kristal yapılardır. "H" altıgen simetriyi gösterir ve sayılar yığma dizisindeki katman sayısına atıfta bulunur.
  • 4H-SiC:Daha yüksek elektron hareketliliği ve daha geniş bir bant boşluğu (yaklaşık 3.2 eV) sunar, bu da yüksek frekanslı ve yüksek güçlü cihazlar için uygundur.
  • 6H-SiC:4H-SiC'ye kıyasla biraz daha düşük bir elektron hareketliliğine ve bant boşluğuna (yaklaşık 3.0 eV) sahiptir, ancak hala güç elektroniklerinde kullanılır.
• 3C-SiC (Kubik):SiC'nin kübik formu (3C-SiC) tipik olarak daha izotropik bir kristal yapısına sahiptir ve daha düşük dislokasyon yoğunluklarına sahip substratlarda daha kolay epitaksyal büyümeye yol açar.36 eV ve elektronik cihazlarla entegrasyon için uygun.

2.Elektronik Özellikler:

• Geniş Bandgap:SiC, yüksek sıcaklıklarda ve voltajlarda verimli çalışmasını sağlayan geniş bir bant boşluğuna sahiptir.
  • 4H-SiC:3.2 eV
  • 6H-SiC:3.0 eV
  • 3C-SiC:2.36 eV
• Yüksek Bozulma Elektrik Alanı:Yüksek parçalanma elektrik alanı (~ 3-4 MV / cm), bu malzemeleri bozulmadan yüksek voltajlara dayanabilmeleri gereken güç cihazları için ideal hale getirir.
• Taşıyıcı hareketliliği:
  • 4H-SiC:6H-SiC'ye kıyasla yüksek elektron hareketliliği (~ 800 cm2/Vs).
  • 6H-SiC:Orta derecede elektron hareketliliği (~ 400 cm2/Vs).
  • 3C-SiC:Kübik form tipik olarak altıgen formlardan daha yüksek elektron hareketliliğine sahiptir, bu da elektronik cihazlar için istenir.

3.Termal Özellikler:

• Yüksek ısı iletkenliği:SiC, yüksek güç elektronikleri için çok önemli olan verimli ısı dağılımını sağlayan mükemmel bir ısı iletkenliğine sahiptir (~ 3-4 W / cm · K).
• Isı Dayanıklılığı:SiC, 1000°C'yi aşan sıcaklıklarda istikrarlı kalır, bu da yüksek sıcaklıklı ortamlar için uygun hale getirir.

4.Mekanik özellikleri:

• Yüksek Sertlik ve Güç:SiC, son derece sert bir malzemedir (Mohs sertliği 9.5), bu da aşınmaya ve mekanik hasara dayanıklıdır.
• Yüksek Gençlik Modülü:Yüksek bir Young's modülüne (~ 410 GPa) sahiptir ve mekanik uygulamalarda sertliğine ve dayanıklılığına katkıda bulunur.

5.Kimyasal Özellikler:

• Kimyasal Dayanıklılık:SiC, kimyasal korozyona ve oksidasyona karşı yüksek direnclidir, bu da koroziv gazlar ve kimyasallar içeren sert ortamlar için uygundur.
• Düşük Kimyasal Reaktivite:Bu özellik, zorlu uygulamalarda istikrarını ve performansını daha da artırır.

6.Optoelektronik Özellikler:

• Fotoluminesans:3C-SiC fotoluminesans gösterir, bu da onu özellikle ultraviyole aralığında çalışan optoelektronik cihazlarda kullanışlı kılar.
• Yüksek UV Duyarlılığı:SiC malzemelerinin geniş bant aralığı, UV dedektörlerinde ve diğer optoelektronik uygulamalarda kullanılmalarını sağlar.

7.Doping Özellikleri:

• Nitrojen Doping (N tipi):Azot genellikle 3C-SiC'de n-tip dopant olarak kullanılır, bu da iletkenliğini ve elektron taşıyıcı konsantrasyonunu artırır.Doping seviyelerinin kesin kontrolü, altlığın elektrik özelliklerinin ince ayarlanmasını sağlar..

8.Uygulamalar:

• Güç Elektronikleri:Yüksek kırılma voltajı, geniş bant aralığı ve termal iletkenlik, bu substratları MOSFET'ler, IGBT'ler ve Schottky diyotları gibi güç elektronik cihazları için ideal hale getirir.
• Yüksek frekanslı cihazlar:4H-SiC ve 3C-SiC'deki yüksek elektron hareketliliği, RF ve mikrodalga uygulamaları için uygun hale getiren verimli yüksek frekanslı çalışmayı sağlar.
• Optoelektronik:3C-SiC'nin optik özellikleri UV dedektörleri ve diğer fotonik uygulamalar için bir aday haline getirir.

Bu özellikler, 4H/6H-P ve 3C-N SiC kombinasyonunu, çok çeşitli gelişmiş elektronik, optoelektronik ve yüksek sıcaklıklı uygulamalar için çok yönlü bir substrat haline getirir.

4H/6H-P 3C-N SiC substratının fotoğrafı

4H/6H-P 3C-N SiC substratının uygulamalar

4H / 6H-P ve 3C-N SiC substratlarının kombinasyonu, özellikle yüksek güç, yüksek sıcaklık ve yüksek frekanslı cihazlarda çeşitli endüstrilerde bir dizi uygulamaya sahiptir.Aşağıda bazı önemli uygulamalar bulunmaktadır:

1.Güç Elektronikleri:

• Yüksek voltajlı güç cihazları:4H-SiC ve 6H-SiC'nin geniş bant aralığı ve yüksek parçalanma elektrik alanı, bu substratları MOSFET, IGBT,ve yüksek voltaj ve akımlarda çalışması gereken Schottky diyotlarıBu cihazlar elektrikli araçlarda (EV), endüstriyel motor sürücüleri ve güç şebekelerinde kullanılır.
• Yüksek verimlilikli güç dönüşümü:SiC tabanlı cihazlar, daha düşük enerji kaybı ile verimli güç dönüşümünü sağlar, böylece güneş enerjisi sistemlerindeki inverterler, rüzgar türbinleri,ve elektrikli güç aktarımı.

2.Yüksek Frekanslı ve RF Uygulamalar:

• RF ve Mikrodalga Aygıtları:4H-SiC'nin yüksek elektron hareketliliği ve parçalanma voltajı, radyo frekansı (RF) ve mikrodalga cihazları için uygundur.ve uydu iletişimleri, yüksek frekanslı çalışma ve termal istikrarın gerekli olduğu yerlerde.
• 5G Telekomünikasyon:SiC substratları, düşük güç kaybı ile yüksek frekanslı sinyalleri ele alma yeteneklerinden dolayı 5G ağları için güç güçlendiricilerinde ve anahtarlarında kullanılır.

3.Havacılık ve Savunma:

• Yüksek sıcaklık sensörleri ve elektronikleri:SiC'nin termal istikrarı ve radyasyona dayanıklılığı, havacılık ve savunma uygulamaları için uygun hale getirir. SiC cihazları aşırı sıcaklıklarda, yüksek radyasyonlu ortamlarda,Uzay araştırmalarında bulunan zorlu koşullar, askeri ekipman ve havacılık sistemleri.
• Güç kaynağı sistemleri:SiC tabanlı güç elektroniği, enerji verimliliğini artırmak ve ağırlık ve soğutma gereksinimlerini azaltmak için uçak ve uzay aracının güç kaynağı sistemlerinde kullanılır.

4.Otomotiv endüstrisi:

• Elektrikli Araçlar (EV):SiC substratları, inverterler, yerleşik şarj cihazları ve DC-DC dönüştürücüler gibi EV'ler için güç elektroniklerinde giderek daha fazla kullanılmaktadır.SiC'nin yüksek verimliliği pil ömrünü uzatmaya ve elektrikli araçların sürüş menzilini artırmaya yardımcı olur.
• Hızlı şarj istasyonları:SiC cihazları, EV hızlı şarj istasyonlarında daha hızlı ve daha verimli güç dönüşümünü sağlar, şarj sürelerini azaltmaya ve enerji transferi verimliliğini artırmaya yardımcı olur.

5.Endüstriyel Uygulamalar:

• Motor sürücüleri ve kumandaları:SiC tabanlı güç elektronikleri, büyük elektrik motorlarını yüksek verimlilikle kontrol etmek ve düzenlemek için endüstriyel motor tahriklerinde kullanılır.ve otomasyon.
• Yenilenebilir Enerji Sistemleri:SiC substratları, verimli güç dönüşümü ve termal yönetimin güvenilir bir işletim için gerekli olduğu güneş inverterleri ve rüzgar türbini kontrolörleri gibi yenilenebilir enerji sistemlerinde çok önemlidir.

6.Tıbbi cihazlar:

• Yüksek hassasiyetli tıbbi ekipman:SiC'nin kimyasal istikrarı ve biyolojik uyumluluğu, implante edilebilir sensörler, teşhis ekipmanları ve yüksek güçlü tıbbi lazerler gibi tıbbi cihazlarda kullanılmasını sağlar.Düşük güç kaybı ile yüksek frekanslarda çalışabilme yeteneği, hassas tıbbi uygulamalarda çok önemlidir..
• Radyasyonla sertleştirilmiş elektronik:SiC'nin radyasyona dirençliliği, güvenilirliğin ve hassasiyetin çok önemli olduğu tıbbi görüntüleme cihazları ve radyoterapi ekipmanları için uygun hale getirir.

7.Optoelektronik:

• UV dedektörleri ve fotodetektörleri:3C-SiC'nin bant boşluğu onu ultraviyole (UV) ışığına duyarlı kılar ve endüstriyel, bilimsel ve çevresel izleme uygulamalarında UV dedektörleri için yararlıdır.Bu dedektörler alev tespitinde kullanılır., uzay teleskopları ve kimyasal analiz.
• LED'ler ve Lazerler:SiC substratları, özellikle yüksek parlaklık ve dayanıklılık gerektiren uygulamalarda, örneğin otomotiv aydınlatması, ekranlar,ve katı durum aydınlatma.

8.Enerji Sistemleri:

• Katı durumlu transformatörler:SiC güç cihazları, geleneksel transformatörlerden daha verimli ve kompakt olan katı durum transformatörlerinde kullanılır. Bunlar enerji dağıtımında ve akıllı şebeke sistemlerinde kritik önem taşır.
• Pil Yönetim Sistemleri:Pil yönetim sistemlerindeki SiC cihazları yenilenebilir enerji tesislerinde ve elektrikli araçlarda kullanılan enerji depolama sistemlerinin verimliliğini ve güvenliğini artırır.

9.Yarım iletken üretimi:

• Epitaxial büyüme substratları:3C-SiC'nin 4H/6H-SiC substratlarına entegre edilmesi, epitaksyal büyüme süreçlerinde kusurları azaltmak için önemlidir ve bu da yarı iletken cihaz performansının iyileştirilmesine yol açar.Bu, özellikle yüksek performanslı transistörler ve entegre devreler üretimi için yararlıdır..
• GaN-on-SiC cihazları:SiC substratları, yüksek frekanslı ve yüksek güçlü yarı iletken cihazlarda galiyum nitrit (GaN) epitaksi için kullanılır.,ve radar sistemleri.

10.Kötü Çevre Elektronik:

• Petrol ve Gaz Keşfi:SiC cihazları, yüksek sıcaklıklara, basınçlara ve koroziv ortamlara dayanabilmeleri gereken aşağı delik sondajı ve petrol araştırması için elektronikte kullanılır.
• Endüstriyel Otomasyon:Yüksek sıcaklıklarda ve kimyasal maruziyetle sert endüstriyel ortamlarda, SiC tabanlı elektronikler otomasyon ve kontrol sistemleri için güvenilirlik ve dayanıklılık sağlar.

Bu uygulamalar, 4H/6H-P 3C-N SiC substratlarının çeşitli endüstrilerde modern teknolojiyi ilerletmede çok yönlülüğünü ve önemini vurgular.

S&A

4H-SiC ile 6H-SiC arasındaki fark nedir?

Kısacası, 4H-SiC ve 6H-SiC arasında seçim yaparken: Sıcaklık yönetiminin kritik olduğu yüksek güç ve yüksek frekanslı elektronikler için 4H-SiC'yi seçin.Işık emisyonunu ve mekanik dayanıklılığı öncelikli kılan uygulamalar için 6H-SiC seçin, LED'ler ve mekanik bileşenler dahil.

Anahtar kelimeler: SiC Substrate SiC wafer silikon karbit wafer