碳化硅具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性能
去年發(fā)布的“‘十四五’規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要”明確提出,我國將加速推動以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體新材料新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,催生一批高速成長的新材料企業(yè)。
作為第三代半導(dǎo)體代表材料,碳化硅具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性能。
力學(xué)性能:高硬度(克氏硬度為3000kg/mm2),可以切割紅寶石;高耐磨性,僅次于金剛石。
熱學(xué)性能:熱導(dǎo)率超過金屬銅,是Si的3倍,是GaAs的8~10倍,散熱性能好,對于大功率器件非常重要。
化學(xué)性能:耐腐蝕性非常強(qiáng),室溫下幾乎可以抵抗任何已知的腐蝕劑。SiC表面易氧化生成SiO2薄層,能防止其進(jìn)一步氧化,在高于1700℃時(shí),這層氧化膜熔化并迅速發(fā)生氧化反應(yīng)。SiC能溶解于熔融的氧化劑物質(zhì)。
電學(xué)性能:4H-SiC和6H-SiC帶隙約是Si的3倍,是GaAs的2倍;其擊穿電場強(qiáng)度高于Si一個(gè)數(shù)量級,飽和電子漂移速度是Si的2.5倍。4H-SiC的帶隙比6H-SiC更寬。
總之,碳化硅半導(dǎo)體是新一代寬禁帶半導(dǎo)體,它具有熱導(dǎo)率高(比硅高3倍)、與GaN晶格失配小(4%)等優(yōu)勢,非常適合用作新一代發(fā)光二極管(LED)襯底材料、大功率電力電子材料。
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