SiC Substrat 4H/6H-P 3C-N 45,5mm~150,0mm Z Grade P Grade D Grade

4H/6H-P 3C-N SiC substrat's Abstract

Studi ini mengeksplorasi sifat struktural dan elektronik substrat silikon karbida (SiC) politipe 4H/6H yang terintegrasi dengan film SiC 3C-N yang tumbuh secara epitaxial.Transisi politipik antara 4H/6H-SiC dan 3C-N-SiC menawarkan kesempatan unik untuk meningkatkan kinerja perangkat semikonduktor berbasis SiCMelalui deposisi uap kimia suhu tinggi (CVD), film 3C-SiC disimpan pada substrat 4H/6H-SiC, yang bertujuan untuk mengurangi ketidakcocokan kisi dan kepadatan dislokasi.Analisis rinci menggunakan difraksi sinar-X (XRD), mikroskop kekuatan atom (AFM), dan mikroskop elektron transmisi (TEM) mengungkapkan keselarasan epitaxial dan morfologi permukaan film.Pengukuran listrik menunjukkan peningkatan mobilitas pembawa dan tegangan pemecahan, membuat konfigurasi substrat ini menjanjikan untuk generasi berikutnya dari aplikasi elektronik bertenaga tinggi dan frekuensi tinggi.Studi ini menekankan pentingnya mengoptimalkan kondisi pertumbuhan untuk meminimalkan cacat dan meningkatkan koherensi struktural antara politipe SiC yang berbeda.

4H/6H-P 3C-N SiC Substrate

Substrat 4H/6H politipe (P) silikon karbida (SiC) dengan 3C-N (nitrogen-doped) SiC film menunjukkan kombinasi sifat yang bermanfaat untuk berbagai kekuatan tinggi, frekuensi tinggi,dan aplikasi suhu tinggiBerikut adalah sifat utama dari bahan-bahan ini:

1.Politipe dan Struktur Kristal:

• 4H-SiC dan 6H-SiC:Ini adalah struktur kristal heksagonal dengan urutan penumpuk dua lapisan Si-C yang berbeda. "H" menunjukkan simetri heksagonal, dan angka mengacu pada jumlah lapisan dalam urutan penumpuk.
  • 4H-SiC:Menawarkan mobilitas elektron yang lebih tinggi dan bandgap yang lebih luas (sekitar 3,2 eV), membuatnya cocok untuk perangkat frekuensi tinggi dan daya tinggi.
  • 6H-SiC:Memiliki mobilitas elektron dan bandgap yang sedikit lebih rendah (sekitar 3,0 eV) dibandingkan dengan 4H-SiC tetapi masih digunakan dalam elektronik daya.
• 3C-SiC (Kubik):Bentuk kubik SiC (3C-SiC) biasanya memiliki struktur kristal yang lebih isotropik, yang mengarah pada pertumbuhan epitaxial yang lebih mudah pada substrat dengan kepadatan dislokasi yang lebih rendah.36 eV dan cocok untuk integrasi dengan perangkat elektronik.

2.Sifat Elektronik:

• Bandgap lebar:SiC memiliki bandgap yang luas yang memungkinkannya untuk beroperasi secara efisien pada suhu dan tegangan tinggi.
  • 4H-SiC:3.2 eV
  • 6H-SiC:3.0 eV
  • 3C-SiC:2.36 eV
• Medan Listrik Pemecahan Tinggi:Medan listrik pemecahan tinggi (~3-4 MV / cm) membuat bahan ini ideal untuk perangkat daya yang perlu menahan tegangan tinggi tanpa rusak.
• Mobilitas pembawa:
  • 4H-SiC:Mobilitas elektron yang tinggi (~ 800 cm2/Vs) dibandingkan dengan 6H-SiC.
  • 6H-SiC:Mobilitas elektron sedang (~ 400 cm2/Vs).
  • 3C-SiC:Bentuk kubik biasanya memiliki mobilitas elektron yang lebih tinggi daripada bentuk heksagonal, membuatnya diinginkan untuk perangkat elektronik.

3.Sifat termal:

• Konduktivitas termal tinggi:SiC memiliki konduktivitas termal yang sangat baik (~3-4 W/cm·K), memungkinkan disipasi panas yang efisien, yang sangat penting untuk elektronik bertenaga tinggi.
• Stabilitas termal:SiC tetap stabil pada suhu melebihi 1000 °C, sehingga cocok untuk lingkungan suhu tinggi.

4.Sifat Mekanis:

• Kekerasan dan Kekuatan Tinggi:SiC adalah bahan yang sangat keras (ketegasan Mohs 9,5), sehingga tahan terhadap keausan dan kerusakan mekanis.
• High Young's Modulus:Ini memiliki modulus Young yang tinggi (~ 410 GPa), berkontribusi pada kekakuan dan daya tahannya dalam aplikasi mekanis.

5.Sifat Kimia:

• Stabilitas Kimia:SiC sangat tahan terhadap korosi kimia dan oksidasi, yang membuatnya cocok untuk lingkungan yang keras, termasuk yang memiliki gas korosif dan bahan kimia.
• Reaktivitas Kimia Rendah:Sifat ini lebih meningkatkan stabilitas dan kinerjanya dalam aplikasi yang menuntut.

6.Sifat Optoelektronik:

• Fotoluminesensi:3C-SiC menunjukkan fotoluminesensi, membuatnya berguna dalam perangkat optoelektronik, terutama yang beroperasi di kisaran ultraviolet.
• Sensitivitas UV tinggi:Bandgap material SiC yang luas memungkinkan mereka untuk digunakan dalam detektor UV dan aplikasi optoelektronik lainnya.

7.Karakteristik doping:

• Doping nitrogen (tipe N):Nitrogen sering digunakan sebagai dopan tipe n dalam 3C-SiC, yang meningkatkan konduktivitas dan konsentrasi pembawa elektron.Pengendalian tingkat doping yang tepat memungkinkan penyetelan yang halus dari sifat listrik substrat.

8.Aplikasi:

• Elektronika Daya:Tegangan pemecahan yang tinggi, bandgap yang luas, dan konduktivitas termal membuat substrat ini ideal untuk perangkat elektronik daya seperti MOSFET, IGBT, dan dioda Schottky.
• Perangkat Frekuensi Tinggi:Mobilitas elektron yang tinggi dalam 4H-SiC dan 3C-SiC memungkinkan operasi frekuensi tinggi yang efisien, menjadikannya cocok untuk aplikasi RF dan gelombang mikro.
• Optoelektronika:Sifat optik 3C-SiC membuatnya menjadi kandidat untuk detektor UV dan aplikasi fotonik lainnya.

Properti ini membuat kombinasi 4H/6H-P dan 3C-N SiC substrat serbaguna untuk berbagai aplikasi elektronik, optoelektronik, dan suhu tinggi.

Foto substrat SiC 4H/6H-P 3C-N

Aplikasi substrat SiC 4H/6H-P 3C-N

Kombinasi substrat 4H/6H-P dan 3C-N SiC memiliki berbagai aplikasi di beberapa industri, terutama dalam perangkat bertenaga tinggi, suhu tinggi, dan frekuensi tinggi.Di bawah ini adalah beberapa aplikasi utama:

1.Elektronika Daya:

• Perangkat daya tegangan tinggi:Bandgap yang luas dan medan listrik pemecahan tinggi dari 4H-SiC dan 6H-SiC membuat substrat ini ideal untuk perangkat listrik seperti MOSFET, IGBT,dan dioda Schottky yang perlu beroperasi pada tegangan tinggi dan arusPerangkat-perangkat ini digunakan dalam kendaraan listrik (EV), penggerak motor industri, dan jaringan listrik.
• Konversi daya efisiensi tinggi:Perangkat berbasis SiC memungkinkan konversi daya yang efisien dengan kehilangan energi yang lebih rendah, membuatnya cocok untuk aplikasi seperti inverter dalam sistem tenaga surya, turbin angin,dan transmisi listrik.

2.Aplikasi Frekuensi Tinggi dan RF:

• Perangkat RF dan Microwave:Mobilitas elektron yang tinggi dan tegangan pemecahan 4H-SiC membuatnya cocok untuk perangkat frekuensi radio (RF) dan gelombang mikro.dan komunikasi satelit, di mana operasi frekuensi tinggi dan stabilitas termal sangat penting.
• Telekomunikasi 5G:Substrat SiC digunakan dalam penguat daya dan switch untuk jaringan 5G karena kemampuannya untuk menangani sinyal frekuensi tinggi dengan kerugian daya rendah.

3.Aerospace dan Pertahanan:

• Sensor dan Elektronik Suhu Tinggi:Stabilitas termal dan ketahanan radiasi SiC membuatnya cocok untuk aplikasi aerospace dan pertahanan.dan kondisi keras yang ditemukan dalam eksplorasi ruang angkasa, peralatan militer, dan sistem penerbangan.
• Sistem Pasokan Daya:SiC-based power electronics digunakan dalam sistem pasokan listrik pesawat dan pesawat ruang angkasa untuk meningkatkan efisiensi energi dan mengurangi berat dan kebutuhan pendinginan.

4.Industri otomotif:

• Kendaraan listrik (EV):Substrat SiC semakin banyak digunakan dalam elektronik daya untuk EV, seperti inverter, pengisi daya on-board, dan konverter DC-DC.Efisiensi tinggi SiC membantu memperpanjang umur baterai dan meningkatkan jangkauan kendaraan listrik.
• Stasiun pengisian cepat:Perangkat SiC memungkinkan konversi daya yang lebih cepat dan lebih efisien di stasiun pengisian cepat EV, membantu mengurangi waktu pengisian dan meningkatkan efisiensi transfer energi.

5.Aplikasi industri:

• Penggerak dan kontrol motor:SiC-based power electronics digunakan dalam penggerak motor industri untuk mengontrol dan mengatur motor listrik besar dengan efisiensi tinggi.dan otomatisasi.
• Sistem Energi Terbarukan:Substrat SiC sangat penting dalam sistem energi terbarukan seperti inverter surya dan pengontrol turbin angin, di mana konversi daya yang efisien dan manajemen termal diperlukan untuk operasi yang andal.

6.Perangkat medis:

• Peralatan Medis Presisi Tinggi:Stabilitas kimia dan biokompatibilitas SiC memungkinkan penggunaannya dalam perangkat medis seperti sensor implan, peralatan diagnostik, dan laser medis bertenaga tinggi.Kemampuannya untuk beroperasi pada frekuensi tinggi dengan kehilangan daya yang rendah sangat penting dalam aplikasi medis presisi.
• Elektronik yang tertahan radiasi:Ketahanan SiC terhadap radiasi membuatnya cocok untuk perangkat pencitraan medis dan peralatan terapi radiasi, di mana keandalan dan presisi sangat penting.

7.Optoelektronika:

• Detektor UV dan fotodetektor:Bandgap 3C-SiC membuatnya sensitif terhadap sinar ultraviolet (UV), membuatnya berguna untuk detektor UV dalam aplikasi pemantauan industri, ilmiah, dan lingkungan.Detektor ini digunakan dalam deteksi api, teleskop ruang angkasa, dan analisis kimia.
• LED dan Laser:Substrat SiC digunakan dalam dioda pemancar cahaya (LED) dan dioda laser, terutama dalam aplikasi yang membutuhkan kecerahan dan daya tahan yang tinggi, seperti pencahayaan mobil, tampilan,dan pencahayaan solid state.

8.Sistem energi:

• Transformer solid-state:Perangkat daya SiC digunakan dalam transformator solid-state, yang lebih efisien dan kompak daripada transformator tradisional.
• Sistem manajemen baterai:Perangkat SiC dalam sistem manajemen baterai meningkatkan efisiensi dan keselamatan sistem penyimpanan energi yang digunakan dalam instalasi energi terbarukan dan kendaraan listrik.

9.Produksi Semikonduktor:

• Substrat Pertumbuhan Epitaxial:Integrasi 3C-SiC pada substrat 4H/6H-SiC penting untuk mengurangi cacat dalam proses pertumbuhan epitaxial, yang mengarah pada peningkatan kinerja perangkat semikonduktor.Hal ini sangat bermanfaat dalam produksi transistor berkinerja tinggi dan sirkuit terintegrasi.
• Perangkat GaN-on-SiC:Substrat SiC digunakan untuk epitaxi gallium nitride (GaN) dalam perangkat semikonduktor frekuensi tinggi dan bertenaga tinggi.,dan sistem radar.

10.Lingkungan yang keras Elektronik:

• Eksplorasi Minyak dan Gas:Perangkat SiC digunakan dalam elektronik untuk pengeboran lubang bawah dan eksplorasi minyak, di mana mereka harus menahan suhu tinggi, tekanan, dan lingkungan korosif.
• Otomatisasi Industri:Dalam lingkungan industri yang keras dengan suhu tinggi dan paparan kimia, elektronik berbasis SiC memberikan keandalan dan daya tahan untuk sistem otomatisasi dan kontrol.

Aplikasi ini menyoroti fleksibilitas dan pentingnya substrat 4H/6H-P 3C-N SiC dalam memajukan teknologi modern di berbagai industri.

Pertanyaan dan Jawaban

Apa perbedaan antara 4H-SiC dan 6H-SiC?

Singkatnya, ketika memilih antara 4H-SiC dan 6H-SiC: Pilih 4H-SiC untuk elektronik bertenaga tinggi dan frekuensi tinggi di mana manajemen termal sangat penting.Pilih 6H-SiC untuk aplikasi yang memprioritaskan emisi cahaya dan daya tahan mekanik, termasuk LED dan komponen mekanik.

Kata kunci: SiC Substrat SiC wafer wafer silikon karbida