Co je karbid křemíku?

Jak název napovídá, karbid křemíku je důležitým polovodičovým materiálem třetí generace, což je sloučenina složená z Si a C. Tato kombinace těchto dvou prvků má za následek robustní čtyřstěnnou strukturu, která jí dává četné výhody a široké možnosti uplatnění, zejména v oblastech výkonové elektroniky a nové energetiky.

Materiál SiC samozřejmě není složen z jednoho čtyřstěnu o jednom atomu Si a jednoho atomu C, ale z bezpočtu atomů Si a C. Velký počet atomů Si a C tvoří zvlněné dvojité atomové vrstvy (jedna vrstva atomů C a jedna vrstva atomů Si) a četné dvojité atomové vrstvy se skládají za vzniku krystalů SiC. V důsledku periodických změn, ke kterým dochází během procesu vrstvení vrstev Si-C s dvojitým atomem, v současnosti existuje více než 200 různých krystalových struktur s odlišným uspořádáním. V současné době jsou nejběžnější krystalové formy v praktických aplikacích 3C-SiC, 4H-SiC a 6H-SiC.

Výhody krystalů karbidu křemíku:

(1) Mechanické vlastnosti

Krystaly karbidu křemíku mají extrémně vysokou tvrdost a dobrou odolnost proti opotřebení a jsou druhým nejtvrdším krystalem, který byl dosud nalezen, hned po diamantu. Díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem se práškový karbid křemíku často používá v průmyslu řezání nebo leštění a povlaky odolné proti opotřebení na některých obrobcích také používají povlaky z karbidu křemíku – například povlak odolný proti opotřebení na palubě válečné lodi Shandong je vyroben z karbidu křemíku.

(2) Tepelné vlastnosti

Tepelná vodivost karbidu křemíku je 3krát vyšší než u tradičního polovodičového Si a 8krát vyšší než u GaAs. Zařízení vyrobená z karbidu křemíku mohou rychle odvádět generované teplo, takže zařízení z karbidu křemíku mají relativně volné požadavky na podmínky odvodu tepla a jsou vhodnější pro výrobu vysoce výkonných zařízení. Karbid křemíku má také stabilní termodynamické vlastnosti: za normálního tlaku se za vysokých teplot rozkládá přímo na páru Si a C bez tání.

(3) Chemické vlastnosti

Karbid křemíku má stabilní chemické vlastnosti a vynikající odolnost proti korozi. Při pokojové teplotě nereaguje s žádnou známou kyselinou. Když je karbid křemíku umístěn na vzduchu po dlouhou dobu, na jeho povrchu se pomalu vytvoří hustá tenká vrstva SiO2, která zabrání dalším oxidačním reakcím.

(4) Elektrické vlastnosti

Jako reprezentativní materiál polovodičů se širokou šířkou pásma je šířka pásma 6H-SiC a 4H-SiC 3,0 eV a 3,2 eV, což je 3krát větší než Si a 2krát větší než GaAs. Polovodičová zařízení vyrobená z karbidu křemíku mají menší svodový proud a větší průrazné elektrické pole, takže karbid křemíku je považován za ideální materiál pro vysoce výkonná zařízení. Mobilita nasycených elektronů karbidu křemíku je také 2krát vyšší než u Si, což mu dává zjevné výhody při výrobě vysokofrekvenčních zařízení.

(5) Optické vlastnosti

Díky své široké bandgap jsou nedopované krystaly karbidu křemíku bezbarvé a průhledné. Dopované krystaly karbidu křemíku vykazují různé barvy kvůli rozdílům ve svých vlastnostech. Například po dopování N se 6H-SiC jeví zeleně, 4H-SiC se jeví jako hnědý a 15R-SiC je žlutý; dopování Al způsobuje, že 4H-SiC vypadá modře. Pozorování barvy k určení polytypu je intuitivní metoda k rozlišení polytypů karbidu křemíku.

Semicorex nabízísubstráty z karbidu křemíkuv různých velikostech a třídách. Neváhejte nás kontaktovat s jakýmikoli dotazy nebo pro další podrobnosti.

Tel: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com