展开全部 +
首页 . 工学 . 材料科学与工程 . 电子信息材料 . 半导体材料 . 宽禁带半导体

碳化硅

/silicon carbide/
条目作者徐岳生

徐岳生

最后更新 2022-07-02
浏览 375
最后更新 2022-07-02
浏览 375
0 意见反馈 条目引用

一种化合物半导体材料。

英文名称
silicon carbide
所属学科
材料科学与工程

分子式为SiC,分子量为40.097。常见产品称金刚砂,通常用作磨料和耐火材料。除存在于亚利桑那陨铁中的碳硅石外,在自然界尚未发现碳化硅成矿。工业SiC因含杂质而呈现黑色、绿色或黄色。纯净SiC无色透明。

  SiC具有近百种结构,但经常出现的晶体结构是纤锌矿型(2H)、闪锌矿型(3C)及介于二者之间晶体结构(4H、6H)等。不同结构形式的SiC,其半导体性质也不相同。例如,较低温下制备的β-SiC的禁带宽度(4.2开)为2.39电子伏,而在高温下制备的α-SiC的(4.2开)为3.02电子伏。在1400℃以下生长的碳化硅具有2H型晶体结构,在1400~1600℃下生长的碳化硅为3C型,在1600~2100℃下生长的碳化硅为4H型,而在2100℃以上生长的碳化硅则具有6H型晶体结构。6H型碳化硅的半导体性质见表。

6H型碳化硅的半导体性质(室温)

禁带宽度/eV

2.89

迁移率/cm2·(V·s)-1

(1~3)×10-3(P型)
(5~60)×10-3(N型)

少子寿命/10-6S

0.01~0.1

平均自由程/μm

0.5~4(P型)
1~5(N型)

高频器件(如场效应晶体管)选择材料的标准是要求其具有较大的(迁移率)、(速度达饱和时的电场强度)和(饱和速度)。碳化硅的=5×106伏/厘米,=2×107厘米/秒,可用作高频器件材料。此外,碳化硅耐高温、化学稳定性好,对原子辐射具有良好的阻抗性,有低的中子俘获截面,可在空间技术和核反应堆中用作热敏元件等。例如,碳化硅整流管可在500℃的环境下正常工作,而且耐辐射性能远胜于硅二极管。

  用于半导体器件的SiC材料多采用外延薄膜材料,可用气相外延(VPE)、液相外延(LPE)及分子束外延(MBE)法制备。应用较为普遍的是化学气相沉积(CVD)工艺。同质外延选用6H-SiC衬底,异质外延选用(100)或(111)硅衬底。为外延工艺提供衬底的单晶多采用气相升华法制备。6H-SiC薄膜是较理想的蓝色发光材料,由于碳化硅发光器件的发光频率很宽,通常认为它还可用作纯绿色的发光器件,并有望用于全色发光显示器件;3C-SiC/Si有望用于异质结双极型器件,因具备高电子迁移率(约1000厘米2·伏-1·秒-1)、宽能隙(2.2电子伏,300开)、高热稳定性及高饱和漂移速度,是理想的高温、高频、大功率器件材料。

相关条目

阅读历史

    意见反馈

    提 交

    感谢您的反馈

    我们会尽快处理您的反馈!
    您可以进入个人中心的反馈栏目查看反馈详情。
    谢谢!