河南进口碳化硅衬底

时间:2021年01月08日 来源:


       采用碳化硅作衬底的LED器件亮度更高、能耗更低、寿命更长、单位芯片面积更小,且在大功率LED方面具有非常大的优势。此外,碳化硅除了用作LED衬底,它还可以制造高耐压、大功率电力电子器件如肖特基二极管(SBD/JBS)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、晶闸管(GTO)、金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等,用于智能电网、太阳能并网、电动汽车等行业。与传统硅基功率电力电子器件相比,碳化硅基功率器件可以**降低能耗,节约电力。比如一台35kW的太阳能光伏并网逆变器,全部使用硅器件,能耗可达2.8kW,转换效率为92%,全部换成碳化硅的器件后,能耗可低至1.4kW,约为硅逆变器的50%,转换效率上升4%,为96%,一座30MW的太阳能发电站,全部使用碳化硅功率器件后可节约大量电能,节能效果十分***。碳化硅可在超过200℃的高温下长期稳定地工作,因此,相比于硅,碳化硅方案可以大量缩减冷却负担,实现系统的小型化和一体化。碳化硅基电力电子器件已经应用于新一代航空母舰的电磁弹射系统,大幅度提高了舰载机起降效率,增强了航母作战性能。 SiC衬底有化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光等。河南进口碳化硅衬底

碳化硅具有热导率高(比硅高3倍)、与氮化镓晶格失配小(4%)等优势,非常适合用作新一代发光二极管(LED)衬底材料。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中将碳化硅列为“新一代信息功能材料及器件”,在《中国制造2025》中明确大尺寸碳化硅单晶衬底为“关键战略材料”“先进半导体材料”。可以毫不夸张地说,碳化硅已成为全球半导体产业的前沿和制高点。从整体上来看,碳化硅半导体完整产业链包括:碳化硅原料-晶锭-晶片-外延-芯片-器件-模块,如图1所示。在LED的制备过程中,上游的碳化硅晶片(衬底)材料是决定LED颜色、亮度、寿命等性能指标的主要因素。青岛碳化硅衬底进口4寸sic在碳化硅衬底上外延生长石墨烯,可望制造高性能的石墨烯集成电路。

碳化硅sic的光学性质  材料带隙即禁带的大小决定了器件的很多性质,包括光谱响应特性、抗辐射特性、工作温度以及击穿电压等许多器件的重要特性。SiC的禁带宽,如4H-SiC是3.2eV,6H-SiC是2.8eV,所以SiC具有良好的紫外光谱响应特性,对红外辐射不响应,抗辐射特性好,可应用于检测红热背景下的微弱紫外信号。而且其暗电流很低,工作温度高,故也可用于探测高温环境中的紫外信号。  SiC在很宽的光谱范围(2.2~3.2eV)内也有良好的发光特性。不过,SiC的光学特性与晶体取向及同质多型体的结构有很密切的关系。

在半导体行业的发展进程中,人们通常把Si和Ge元素半导体称为***代电子材料,把GaAs、InP、InAs等化合物半导体称为第二代半导体材料,而把Ⅲ族氮化物(主要包括GaN、相关化合物InN、AIN及其合金)、SiC、InSe、金刚石等宽带隙的化合物半导体称为第三代半导体材料。

碳化硅晶体(sic)结构具有同质多型的特点,其基本结构是Si-C四面体结构。它是由四个Si原子形成的四面体包围一个碳原子组成,按相同的方式一个Si原子也被四个碳原子的四面体包围,属于密堆积结构。 SiC会发生氧化反应,所以在其表面加一SiO2层以防止氧化。

在半导体材料的发展历史上,通常将硅(Si)、锗(Ge)称作第1代半导体。将砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)等为**的合金半导体称作第2代半导体。在其之后发展起来的宽带隙半导体,碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)及金刚石等称为第3代半导体。SiC作为第3代半导体的杰出**之一,相比前2代半导体材料,具有宽带隙、高热导率高、较大的电子饱和漂移速率、高化学稳定性、高击穿电场高等诸多优点,在高温、高频、大功率器件的制作上获得广泛应用。SiC晶体有着很多不同的多型体,不同多型体的禁带宽度在2.3~3.3eV之间,因而,SiC也被用于制作蓝、绿和紫外光的发光、光探测器件,太阳能电池,以及智能传感器件等。另外,SiC能够氧化形成自然绝缘的二氧化硅(SiO2)层,同时也具有制造各种以金属-氧化物-半导体(MOS)为基础的器件的巨大潜能。表1给出了不同多型体SiC和其他半导体材料相比的主要物理性质。SiC的基本结构单元是Si-C四面体,属于密堆积结构。深圳碳化硅衬底sic

碳化硅的硬度很大,具有优良的导热和导电性能,高温时能抗氧化。河南进口碳化硅衬底

PVT法和HTCVD法生长碳化硅晶体原理图。两者都可以用于生长4H-SiC碳化硅晶片,HTCVD更像是PVT的“加强版”。PVT法的优势在于相对简单易控制,市场占有率高,生长n型导电晶片很成熟。其劣势是p型导电和高阻半绝缘型晶片生长成本高,不能生长高质量的高纯半绝缘晶片。HTCVD法的优势是可以生长导电型(n、p)和高纯半绝缘晶片,可以控制掺杂浓度,使晶片中载流子浓度在3×1013~5×1019/cm3之间可调。其劣势是技术门槛高,市场占有率低。河南进口碳化硅衬底

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