Metoda fazy ciekłej: kluczowy przełom technologiczny w przyszłym rozwoju jednokrystalicznego węglanu krzemu (SiC)

Metoda fazy ciekłej: kluczowy przełom technologiczny w przyszłym rozwoju jednokrystalicznego węglanu krzemu (SiC)

Alians innowacji technologii półprzewodnikowych szerokopasmowych

Jako materiał półprzewodnikowy szerokopasmowy trzeciej generacji, węglik krzemu (SiC) posiada wyjątkowe właściwości fizyczne i elektryczne, co czyni go bardzo obiecującym materiałem do zastosowań w zakresie wysokiej częstotliwości, wysokiego napięcia,i urządzeń półprzewodnikowych o dużej mocySiC znajduje zastosowanie w sektorach takich jak elektronika mocy, telekomunikacja, motoryzacja i energia, tworząc podstawy nowoczesnych, wydajnych,i stabilnych systemów energetycznych oraz inteligentnej elektryfikacji przyszłości.Jednakże produkcja substratów jednokrystalicznych SiC pozostaje znaczącym wyzwaniem technicznym.środowisko niskiego ciśnienia i różne zmienne zaangażowane w wzrost kryształu spowolniły komercjalizację zastosowań SiC.

Obecnie metoda fizycznego transportu pary (PVT) jest najczęściej stosowaną techniką wzrostu pojedynczych kryształów SiC w zastosowaniach przemysłowych.metoda ta boryka się z poważnymi trudnościami w wytwarzaniu pojedynczych kryształów 4H-SiC typu p i 3C-SiC kw.Ograniczenia metody PVT utrudniają działanie SiC® w określonych zastosowaniach, takich jak wysokiej częstotliwości, wysokiego napięcia,i wysokiej mocy urządzeń IGBT (izolowany bramkowy tranzystor dwubiegunowy) oraz bardzo niezawodne, urządzenia MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) o długim okresie życia.

W tym kontekście metoda fazy ciekłej stała się obiecującą nową technologią do hodowli pojedynczych kryształów SiC.w szczególności w produkcji pojedynczych kryształów typu p 4H-SiC i 3C-SiCMetody te pozwalają na osiągnięcie wysokiej jakości wzrostu kryształu w stosunkowo niższych temperaturach, tworząc solidne podstawy do produkcji urządzeń półprzewodnikowych o wysokiej wydajności.metoda fazy ciekłej pozwala na większą kontrolę czynników takich jak doping, struktury siatki i szybkości wzrostu, zapewniając większą elastyczność i dostosowalność, co zapewnia skuteczne rozwiązania wyzwań w konwencjonalnej produkcji SiC.

Zalety metody fazy płynnej

Pomimo pewnych wyzwań technicznych związanych z uprzemysłowieniem metody fazy ciekłej, takich jak stabilność wzrostu kryształu, kontrola kosztów i wymagania dotyczące sprzętu,ciągły postęp technologiczny i rosnący popyt na rynku sugerują, że metoda ta może stać się powszechnym podejściem do rozwoju pojedynczych kryształów SiCJest on szczególnie obiecujący w produkcji urządzeń elektronicznych o dużej mocy, niskich stratach, wysokiej stabilności i długiej żywotności.

Niedawno naukowiec Li Hui z Instytutu Fizyki, Chińskiej Akademii Nauk, wygłosił wykład na temat "Rozwoju pojedynczych kryształów SiC przy użyciu metody fazy ciekłej". przedstawienie rozwiązań aplikacyjnych dla różnych typów kryształów SiCW szczególności przełomy w rozwoju pojedynczych kryształów 3C-SiC i p-typ 4H-SiC otworzyły nowe ścieżki do uprzemysłowienia materiałów SiC.Te osiągnięcia stanowią solidne podstawy do rozwoju, urządzeń elektronicznych klasy przemysłowej i zaawansowanych.

Zalety fizyczne węglanu krzemowego

Li Hui podkreślił znaczące fizyczne zalety SiC w porównaniu z krzemu (Si), który nadal jest najczęściej stosowanym materiałem w półprzewodnikach mocy:

• Powierzchnia wyższego rozpadu:Pole rozkładu SiC jest 10 razy większe niż w przypadku krzemu, co pozwala mu wytrzymać wyższe napięcia bez rozkładu.
• Wyższa prędkość poruszania się nasyconych elektronów:Szybkość dryfu SiC jest dwukrotnie większa niż w przypadku krzemu, co pozwala na działanie na wyższych częstotliwościach i zwiększa wydajność urządzenia i szybkość reakcji, co jest krytyczne dla zastosowań o wysokiej prędkości.
• Wyższa przewodność cieplna:Przewodność cieplna SiC ≈ jest trzykrotnie wyższa od przewodności cieplnej krzemu i 10 razy wyższa od przewodności cieplnej arsenku galium (GaAs), co umożliwia efektywne rozpraszanie ciepła, większą gęstość mocy,i zmniejszone straty cieplne w ciężkich obciążeniach.

Wyzwania i perspektywy

Chociaż metoda fazy ciekłej oferuje wiele zalet, potrzebne są dalsze badania i rozwój w celu rozwiązania takich wyzwań, jak zapewnienie stabilnych procesów wzrostu, obniżenie kosztów produkcji,i optymalizacji sprzętuOczekuje się, że dzięki wspólnym wysiłkom instytucji badawczych i przemysłu metoda fazy ciekłej odegra kluczową rolę w rozwoju technologii SiC do zastosowań o wysokiej wydajności.

Jeśli wystąpi jakiekolwiek naruszenie, prosimy o kontakt w celu usunięcia.

Powiązane zalecenia dotyczące produktów

• 3C-SIC WAFER

APłytka 3C-SiC (Carbyd Silikonowy Kutowy)jest wysokowydajnym substratem półprzewodnikowym charakteryzującym się strukturą krystaliczną sześcienną.3C-SiC wykazuje unikalne właściwości materiałowe, które czynią go szczególnie odpowiednim do zastosowań specjalnych.c zastosowań w elektrotechnice mocy, urządzeniach wysokiej częstotliwości i optoelektroniki.

• 4H-N SIC WAFER

4H-SiC (silikonowy węglik sześciokątny)jest materiałem półprzewodnikowym o szerokiej pasmowości znanym ze swoich wyjątkowych właściwości fizycznych i elektrycznych, co czyni go wiodącym wyborem do zastosowań o wysokiej mocy, wysokiej częstotliwości i wysokiej temperaturze.Jest to jeden z najczęściej stosowanych politypów węglanu krzemowego w elektronikach mocy ze względu na jego wyższe właściwości materiałowe.

• 6H-N SIC WAFER

6H-SiC (karbid krzemowy sześciokątny)jest politypem węglanu krzemowego o sześciokątnej strukturze krystalicznej.6H-SiC jest szeroko stosowany w zastosowaniach wymagających dużej mocyChociaż jest mniej powszechny niż 4H-SiC dla nowoczesnej elektroniki mocy, pozostaje cennym materiałem do konkretnych zastosowań,w szczególności w optoelektroniki i czujnikach.