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更新時(shí)間：2021-07-16 關(guān)注：2265
碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體的應(yīng)用從電動汽車到太陽能PV都在加速，但是這種材料來自哪里？它究竟有什么特別？為什么碳化硅在一個(gè)多世紀(jì)前被用作無線電探測器的基礎(chǔ)，而半導(dǎo)體工業(yè)卻需要如此長的時(shí)間呢？
20世紀(jì)初，實(shí)驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)鍺等多種物質(zhì)的晶體可以產(chǎn)生“不對稱電流通過”或整流效應(yīng)，這種現(xiàn)象被應(yīng)用到晶體無線電中。在嘗試使用碳化硅時(shí)，會產(chǎn)生不正常的現(xiàn)象。晶體發(fā)出黃光，有時(shí)會發(fā)出綠色、橙色及藍(lán)色。晶體管在40年前便被發(fā)現(xiàn)。
盡管SiC作為LED很快被砷化鎵和氮化鎵取代，其發(fā)光效率提高了10-100倍，但作為一種材料，它仍然引起電子領(lǐng)域的關(guān)注。它的導(dǎo)熱率是硅的3.5倍，在保持高電場擊穿的情況下，重?fù)诫s可以獲得更高的電導(dǎo)率。從機(jī)械上看，它非常堅(jiān)硬，不活潑，熱膨脹系數(shù)極低，額定溫度也很高。SiC不熔合-在2700℃左右升華。
在早期，碳化硅被認(rèn)為是理想的半導(dǎo)體器件，那么碳化硅的發(fā)展與硅的發(fā)展又有哪些障礙？消除了SiC晶體存在的主要缺陷：邊位錯(cuò)、各種類型的螺釘錯(cuò)位、三角缺陷和基面位錯(cuò)。晶體越小，其反阻性就越差，使這些元件基本不能使用。
還存在使用SiC和SiO2連接來制造流行的MOSFET和IGBT器件的問題。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，質(zhì)量不斷提高，6英寸晶圓片可以提供可以接受的質(zhì)量，而突破(又稱氮化法或氧化氮退火)可以使SiC穩(wěn)定地生長在SiC。
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