寬禁帶半導(dǎo)體材料與工藝-展示頁
2024-08-20 05:08本頁面
【正文】 aN晶體。因?yàn)槠溆捕雀?，又可以作為良好的涂層保護(hù)材料。在大氣壓下，GaN晶體一般是六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。 GaN材料GaN是一種極穩(wěn)定，堅(jiān)硬的高熔點(diǎn)材料，熔點(diǎn)約為1700℃。低品級(jí)碳化硅（含SiC約85%）是極好的脫氧劑，用它可加快煉鋼速度，并便于控制化學(xué)成分，提高鋼的質(zhì)量。K,決定了該材料對(duì)于各種外界作用的穩(wěn)定性，在力學(xué)、化學(xué)方面有優(yōu)越的技術(shù)特性。SiC具有很強(qiáng)的離子共價(jià)鍵，離子性對(duì)鍵合的貢獻(xiàn)約占12%,決定了它是一種結(jié)合穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。構(gòu)成元素是Si和C，每種原子被四個(gè)異種原子所包圍,形成四面體單元(圖25a)。βSiC于2100℃以上時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣罶iC。αSiC和立方體的βSiC（稱立方碳化硅)。工業(yè)碳化硅因所含雜質(zhì)的種類和含量不同，而呈淺黃、綠、藍(lán)乃至黑色，透明度隨其純度不同而異。擊穿場強(qiáng)和飽和熱導(dǎo)率也遠(yuǎn)大于硅和砷化鎵。寬禁帶半導(dǎo)體材料具有寬帶隙、高臨界擊穿電場、高熱導(dǎo)率、高載流子飽和漂移速度等特點(diǎn)，在高溫、高頻、大功率、光電子及抗輻射等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。為了滿足無線通信、雷達(dá)等應(yīng)用對(duì)高頻率、寬禁帶、高效率、大功率器件的需要從二十世紀(jì)九十年代初開始，化合物半導(dǎo)體電子器件的研究重心開始轉(zhuǎn)向?qū)捊麕О雽?dǎo)體。 第二代半導(dǎo)體GaAs與Si相比除了禁帶寬度增大外，其電子遷移率與電子飽和速度分別是Si的6倍和2倍，因此其器件更適合高頻工作。寬禁帶半導(dǎo)體材料與工藝 寬禁帶半導(dǎo)體的概念和發(fā)展寬禁帶半導(dǎo)體（WBS）是自第一代元素半導(dǎo)體材料（Si）和第二代化合物半導(dǎo)體材料（GaAs、GaP、InP等）之后發(fā)展起來的第三代半導(dǎo)體材料。這類材料主要包括SiC（碳化硅）、CBN（立方氮化硼）、GaN（氮化鎵、）AlN（氮化鋁）、ZnSe（硒化鋅）以及金剛石等。GaAs場效應(yīng)管器件還具有噪聲低、效率高和線性度好的特點(diǎn)但相比第三代半導(dǎo)體GaN和SiC，它的熱導(dǎo)率和擊穿電場都不高，因此它的功率特性方面的表現(xiàn)不足。我們一般把禁帶寬度大于2eV的半導(dǎo)體稱為寬禁帶半導(dǎo)體。 主要的寬禁帶半導(dǎo)體材料近年來，發(fā)展較好的寬禁帶半導(dǎo)體材料主要是SiC和GaN，其中SiC的發(fā)展更早一些，碳化硅、氮化鎵、硅以及砷化鎵的一些參數(shù)如下圖所示：圖11 半導(dǎo)體材料的重要參數(shù)如上圖所示，SiC和GaN的禁帶寬度遠(yuǎn)大于Si和GaAs，相應(yīng)的本征載流子濃度小于硅和砷化鎵，寬禁帶半導(dǎo)體的最高工作溫度要高于第一、第二代半導(dǎo)體材料。 SiC材料純碳化硅是無色透明的晶體。碳化硅晶體結(jié)構(gòu)分為六方或菱面體的αSiC由于其晶體結(jié)構(gòu)中碳和硅原子的堆垛序列不同而構(gòu)成許多不同變體，已發(fā)現(xiàn)70余種。SiC是IVIV族二元化合物半導(dǎo)體，也是周期表IV族元素中唯一的一種固態(tài)化合物。原子間通過定向的強(qiáng)四面體SP3鍵(圖25b)結(jié)合在一起，并有一定程度的極化。SiC具有很高的德拜溫度，達(dá)到12001430它的多型結(jié)構(gòu)如圖所示：圖21 碳化硅的多型結(jié)構(gòu)碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途，例如：以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機(jī)葉輪或汽缸體的內(nèi)壁，可提高其耐磨性而延長使用壽命1～2倍；用以制成的高級(jí)耐火材料，耐熱震、體積小、重量輕而強(qiáng)度高，節(jié)能效果好。此外，碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。碳化硅的硬度很大,，僅次于世界上最硬的金剛石（10級(jí)），具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，是一種半導(dǎo)體，高溫時(shí)能抗氧化。GaN具有高的電離度，在Ⅲ—Ⅴ族化合物中是最高的（）。它在一個(gè)晶胞中有4個(gè)原子。在室溫下，GaN不溶于水、酸和堿，而在熱的堿溶液中溶解速度又非常緩慢。GaN在HCL或H2氣氛高溫下呈現(xiàn)不穩(wěn)定特性，而在N2氣下最為穩(wěn)定。GaN是
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