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半导体碳化硅单晶材料的发展

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半导体碳化硅单晶材料的发展

发布日期:2016-11-29 00:00 来源:http://www.ddxdf.com 点击:

      单晶材料以硅(Si)、砷化镓(GaAs)为代表的一代和二代半导体材料的高速发展,推动了微电子、光电子技术的迅猛发展。然而受材料性能所限,这些半导体材料制成的器件大都只能在200℃以下的环境中工作,不能满足现代电子技术对高温、高频、高压以及抗辐射器件的要求。作为第三代宽带隙半导体材料的代表,碳化硅(SiC)单晶材料具有禁带宽度大(~Si的3倍)、热导率高(~Si的3.3倍或GaAs的10倍)、电子饱和迁移速率高(~Si的2.5倍)和击穿电场高(~Si的10倍或GaAs的5倍)等性质[1-2],如表1所示。SiC器件在高温、高压、高频、大功率电子器件领域和航天、军工、核能等环境应用领域有着不可替代的优势[3-7],弥补了传统半导体材料器件在实际应用中的缺陷,正逐渐成为功率半导体的主流。


        按相同的方式一个Si原子也被四个碳原子的四面体包围,属于密堆积结构。单晶材料的晶格常数a可以看作常数,而晶格常数c不同,并由此构成了数目很多的SiC同质多型体。若把这些多型体看作是由六方密堆积的Si层组成,紧靠着Si原子有一层碳原子存在,在密排面上单晶材料双原子层有三种不同的堆垛位置,称为A、B和C。由于单晶材料双原子层的堆垛顺序不同,就会形成不同结构的SiC晶体。



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