Substrat SiC 4-calowy p-typ 4H/6H-P n-typ 3C-N Zero stopień produkcji Stopień fałszywy

SiC Substrat 4 cali P-typ 4H/6H-P N-typ 3C-N Zero Grade Production Grade Dummy Grade

P-typ SiC Substrate's abstract

Substraty węglanu krzemowego (SiC) typu P są niezbędne w rozwoju zaawansowanych urządzeń elektronicznych, zwłaszcza w zastosowaniach wymagających dużej mocy, wysokiej częstotliwości,i wydajność w wysokich temperaturachBadanie to bada właściwości strukturalne i elektryczne substratów SiC typu P, podkreślając ich rolę w zwiększaniu wydajności urządzenia w trudnych warunkach.Poprzez rygorystyczne techniki charakterystyki, w tym pomiarów efektu Halla, spektroskopii Ramana i dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), wykazaliśmy wyższą stabilność termiczną, mobilność nośnika,i przewodności elektrycznej substratów SiC typu PWyniki wykazały, że substraty SiC typu P wykazują niższą gęstość wad i lepszą jednolitość dopingową w porównaniu z odpowiednikami typu N.co czyni je idealnymi dla urządzeń półprzewodnikowych mocy nowej generacjiBadanie kończy się wglądem w optymalizację procesów wzrostu SiC typu P, co ostatecznie otwiera drogę dla bardziej niezawodnych i wydajnych urządzeń o wysokiej mocy w zastosowaniach przemysłowych i motoryzacyjnych..

Właściwości podłoża SiC typu P

1.Właściwości elektryczne:

• Rodzaj dopingu:Typ P (zazwyczaj dopingowane elementami takimi jak aluminium (Al) lub bor (B))
• /Przepaść:30,23 eV (dla 4H-SiC) lub 3,02 eV (dla 6H-SiC), szerzej niż dla krzemu (1,12 eV), co pozwala na lepszą wydajność w zastosowaniach o wysokiej temperaturze.
• Stężenie nośnika:Zazwyczaj w zakresie$\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">1</span></span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">0</span></span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">15</span></span>}}$10^{15}1015do$\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">1</span></span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">0</span></span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">19</span></span>}}$10^{19}1019cm${}^{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">-\; Nie.</span></span>\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">3</span></span>}}$- Nie, nie.- Nie.3, w zależności od poziomu dopingu.
• Mobilność dziur:W zakresie od 20 do 100 cm2/V·s, co jest niższe niż mobilność elektronów ze względu na większą masę efektywną otworów.
• Odporność:W zależności od poziomu dopingu, od niskiego (w zależności od stężenia dopingu) do umiarkowanie wysokiego.

2.Właściwości termiczne:

• Przewodność cieplna:SiC ma wysoką przewodność cieplną, około 3,7-4,9 W/cm·K (w zależności od typu i temperatury), która jest znacznie wyższa niż krzemu (~1,5 W/cm·K).Pozwala to na skuteczne rozpraszanie ciepła w urządzeniach o dużej mocy.
• Wysoki punkt topnienia:Ok. 2700°C, co sprawia, że nadaje się do zastosowań o wysokiej temperaturze.

3.Właściwości mechaniczne:

• Twardość:SiC jest jednym z najtwardszych materiałów, ma twardość Mohsa około 9, co czyni go bardzo odpornym na zużycie fizyczne.
• Moduł Younga:Około 410-450 GPa, co wskazuje na silną sztywność mechaniczną.
• Twardota na złamania:Chociaż SiC jest twardy, jest nieco kruchy, z wytrzymałością na złamanie około 3 MPa·m${}^{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">1</span></span>}\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">/</span></span>}\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">2</span></span>}}$/Jest w środku.1/2.

4.Właściwości chemiczne:

• Stabilność chemiczna:SiC jest chemicznie obojętny i wysoce odporny na większość kwasów, kwasów alkalicznych i utleniania.
• Odporność na utlenianie:SiC tworzy ochronną warstwę dwutlenku krzemu (SiO2), gdy jest narażony na działanie tlenu w wysokich temperaturach, co zwiększa jego odporność na utlenianie.

5.Właściwości optyczne:

• Przejrzystość:Substraty SiC nie są optycznie przejrzyste w świetle widzialnym, ale mogą być przejrzyste w zakresie podczerwonym, w zależności od stężenia i grubości dopingu.

6.Twardota promieniowania:

• SiC wykazuje doskonałą odporność na uszkodzenia promieniowania, co jest korzystne dla zastosowań kosmicznych i jądrowych.

7.Politypy powszechne

• Najczęściej stosowane politypy SiC w urządzeniach elektronicznych to 4H-SiC i 6H-SiC. Politypy te różnią się sekwencją układania, co wpływa na właściwości elektroniczne materiału,takie jak mobilność nośnika i przepaść pasmowa.

Artykuł danych o podłożu SiC typu P

Zastosowanie podłoża SiC typu P

1.Elektryka energetyczna:

• Urządzenia wysokonapięciowe:Substraty SiC typu P są stosowane w MOSFET, diodach Schottkygo i tirystorach dla zastosowań wymagających wysokiego napięcia, wysokiej mocy i wysokiej wydajności.Urządzenia te są kluczowe dla systemów konwersji mocy, w tym w pojazdach elektrycznych, systemach energii ze źródeł odnawialnych (np. falownikach słonecznych) i napędach silników przemysłowych.
• Zwiększona wydajność i niezawodność:Duża przepustowość SiC pozwala urządzeniom działać przy wyższych temperaturach, napięciach i częstotliwościach niż tradycyjne urządzenia na bazie krzemu,doprowadza do zwiększenia wydajności i zmniejszenia wielkości elektroniki mocy.

2.Urządzenia RF i mikrofalowe:

• Zastosowania wysokiej częstotliwości:Substraty SiC typu P są stosowane w wzmacniaczach, mikserze i oscylatorach RF (radiofrekwencja), szczególnie w systemach komunikacji, systemach radarowych i komunikacji satelitarnej.Wysoka przewodność cieplna SiC zapewnia, że urządzenia te zachowują wydajność nawet w warunkach wysokiej mocy.
• Technologia 5G:Zdolność do działania na wyższych częstotliwościach i większej gęstości mocy sprawia, że substraty SiC są idealne do urządzeń w infrastrukturze komunikacyjnej 5G.

3.Światła LED i urządzenia optoelektroniczne:

• Substraty LED:SiC typu P jest wykorzystywany jako materiał podłożowy do produkcji diod LED, w szczególności do emisji niebieskiego i zielonego światła.Jego stabilność termiczna i dopasowanie sieci do półprzewodników na bazie azotynów (takich jak GaN) sprawiają, że nadaje się do wysokiej jasności diod LED stosowanych w oświetleniu samochodowym, wyświetlacze i ogólne oświetlenie.
• Fotodetektory i ogniwa słoneczne:Substraty SiC są stosowane w fotodetektorach UV i wysokiej wydajności ogniwach słonecznych ze względu na ich zdolność do wytrzymania ekstremalnych warunków, takich jak wysokie temperatury i narażenie na promieniowanie.

4.Elektronika wysokotemperaturowa:

• Lotnictwo i obrona:Urządzenia oparte na SiC są idealne do zastosowań w przemyśle lotniczym i obronnym, w tym systemów sterowania silnikami odrzutowymi,gdzie komponenty muszą funkcjonować niezawodnie w wysokich temperaturach i w ekstremalnych obciążeniach mechanicznych.
• Eksploracja ropy naftowej i gazu:Urządzenia SiC wykorzystywane są w systemach wiercenia i monitorowania w dolnej dziurze, gdzie potrzebna jest elektronika o wysokiej temperaturze, aby wytrzymać trudne warunki wiertniczych na studniach naftowych i gazowych.

5.Aplikacje w branży motoryzacyjnej:

• Pojazdy elektryczne (EV):Substraty SiC typu P umożliwiają produkcję wydajnej elektroniki mocy stosowanej w falownikach, ładowarkach i układach zasilania pojazdów elektrycznych,przyczynianie się do zwiększenia zasięgu i prędkości ładowania w EV.
• Hybrydowe i elektryczne układy napędowe:Wyższa wydajność i wydajność termiczna urządzeń napędowych SiC sprawiają, że są one odpowiednie do zastosowań w silnikach samochodowych, w których kluczowe znaczenie ma zmniejszenie masy i poprawa efektywności energetycznej.

6.Energia przemysłowa i odnawialna:

• Inwertery słoneczne:Substraty SiC umożliwiają opracowanie bardziej kompaktowych i wydajnych falowników w systemach fotowoltaicznych, które przekształcają energię prądu stałego wytwarzaną przez panele słoneczne w energię przemienną.
• Systemy energii wiatrowej:W turbinach wiatrowych urządzenia SiC są stosowane w celu zwiększenia wydajności systemów konwersji mocy, zmniejszenia strat energii i poprawy ogólnej niezawodności systemu.

7.Urządzenia medyczne:

• Urządzenia medyczne do obrazowania i diagnostyki:Urządzenia oparte na SiC są stosowane w elektronikach o wysokiej częstotliwości i mocy w systemach obrazowania, takich jak skanery CT i maszyny rentgenowskie, w których niezawodność i zarządzanie cieplne mają kluczowe znaczenie.