SiC chất nền 4inch p-type 4H/6H-P n-type 3C-N Zero lớp sản xuất lớp Dummy

SiC Substrate 4inch P-type 4H/6H-P N-type 3C-N Zero Grade Production Grade Dummy Grade

P-type SiC Substrate của trừu tượng

Các chất nền Silicon Carbide (SiC) loại P rất cần thiết trong việc phát triển các thiết bị điện tử tiên tiến, đặc biệt là cho các ứng dụng đòi hỏi công suất cao, tần số cao,và hiệu suất nhiệt độ caoNghiên cứu này nghiên cứu các tính chất cấu trúc và điện của chất nền SiC loại P, nhấn mạnh vai trò của chúng trong việc tăng hiệu quả thiết bị trong môi trường khắc nghiệt.Thông qua các kỹ thuật mô tả nghiêm ngặt, bao gồm các phép đo hiệu ứng Hall, quang phổ Raman, và nhiễu xạ tia X (XRD), chúng tôi chứng minh sự ổn định nhiệt vượt trội, tính di động của người mang,và tính dẫn điện của chất nền SiC loại PCác kết quả cho thấy các chất nền SiC loại P có mật độ khiếm khuyết thấp hơn và đồng bộ hóa doping được cải thiện so với các đối tác loại N.làm cho chúng lý tưởng cho các thiết bị bán dẫn điện thế hệ tiếp theoNghiên cứu kết thúc với những hiểu biết về tối ưu hóa các quy trình tăng trưởng SiC loại P, cuối cùng mở đường cho các thiết bị công suất cao đáng tin cậy và hiệu quả hơn trong các ứng dụng công nghiệp và ô tô.

Tính chất của chất nền SiC loại P

1.Tính chất điện:

• Loại doping:Loại P (thường được bổ sung các yếu tố như nhôm (Al) hoặc bor (B))
• Bandgap:3.23 eV (đối với 4H-SiC) hoặc 3.02 eV (đối với 6H-SiC), rộng hơn so với silicon (1.12 eV), cho phép hiệu suất tốt hơn trong các ứng dụng nhiệt độ cao.
• Nồng độ chất mang:Thông thường trong phạm vi$\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>}}$10^{15}1015đến$\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;">-</span></span>\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">3</span></span>}}$Ừm.−3, tùy thuộc vào mức doping.
• Khả năng di chuyển lỗ:Phạm vi từ 20 đến 100 cm2/V·s, thấp hơn so với tính di động của electron do khối lượng hiệu quả của lỗ nặng hơn.
• Kháng thấm:Phạm vi từ thấp (tùy thuộc vào nồng độ doping) đến trung bình cao, tùy thuộc vào mức doping.

2.Tính chất nhiệt:

• Chống nhiệt:SiC có độ dẫn nhiệt cao, khoảng 3,7-4,9 W / cm · K (tùy thuộc vào polytype và nhiệt độ), cao hơn nhiều so với silicon (~ 1,5 W / cm · K).Điều này cho phép phân tán nhiệt hiệu quả trong các thiết bị công suất cao.
• Điểm nóng chảy cao:Khoảng 2700 °C, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng nhiệt độ cao.

3.Tính chất cơ học:

• Độ cứng:SiC là một trong những vật liệu cứng nhất, với độ cứng Mohs khoảng 9. Điều này làm cho nó có khả năng chống mòn cao.
• Young's Modulus:Khoảng 410-450 GPa, cho thấy độ cứng cơ học mạnh.
• Độ cứng gãy:Mặc dù SiC cứng, nhưng nó hơi mỏng, với độ cứng gãy khoảng 3 MPa · m${}^{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">1</span></span>}\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">/</span></span>}\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">2</span></span>}}$^{1/2}1/2.

4.Tính chất hóa học:

• Sự ổn định hóa học:SiC là hóa học trơ và có khả năng chống lại hầu hết các axit, kiềm và oxy hóa.
• Chống oxy hóa:SiC tạo thành một lớp silicon dioxide (SiO2) bảo vệ khi tiếp xúc với oxy ở nhiệt độ cao, làm tăng khả năng chống oxy hóa của nó.

5.Tính chất quang học:

• Sự minh bạch:Các chất nền SiC không minh bạch quang học trong ánh sáng nhìn thấy nhưng có thể minh bạch trong quang phổ hồng ngoại, tùy thuộc vào nồng độ và độ dày doping.

6.Độ cứng bức xạ:

• SiC thể hiện khả năng chống bức xạ tuyệt vời, có lợi cho các ứng dụng vũ trụ và hạt nhân.

7.Polytyp phổ biến:

• Các đa loại SiC phổ biến nhất được sử dụng trong các thiết bị điện tử là 4H-SiC và 6H-SiC. Các đa loại này khác nhau trong trình tự xếp chồng, ảnh hưởng đến tính chất điện tử của vật liệu,chẳng hạn như tính di động của người mang và khoảng cách băng thông.

Bảng dữ liệu của chất nền SiC loại P

Ứng dụng của chất nền SiC loại P

1.Điện tử điện:

• Thiết bị điện áp cao:Các chất nền SiC loại P được sử dụng trong các MOSFET năng lượng, diode Schottky và thyristors cho các ứng dụng đòi hỏi điện áp cao, công suất cao và hiệu quả cao.Những thiết bị này rất quan trọng cho hệ thống chuyển đổi năng lượng, bao gồm cả những chiếc xe điện, hệ thống năng lượng tái tạo (ví dụ: biến tần mặt trời) và động cơ công nghiệp.
• Tăng hiệu quả và độ tin cậy:Khoảng cách băng tần rộng của SiC cho phép các thiết bị hoạt động ở nhiệt độ, điện áp và tần số cao hơn so với các thiết bị dựa trên silicon truyền thống,dẫn đến tăng hiệu quả và giảm kích thước của điện tử công suất.

2.Thiết bị RF và vi sóng:

• Ứng dụng tần số cao:Các chất nền SiC loại P được sử dụng trong các bộ khuếch đại RF (Radio Frequency), máy trộn và dao động, đặc biệt là trong các hệ thống truyền thông, hệ thống radar và truyền thông vệ tinh.Tính dẫn nhiệt cao của SiC đảm bảo rằng các thiết bị này duy trì hiệu suất ngay cả khi hoạt động với công suất cao.
• Công nghệ 5G:Khả năng hoạt động ở tần số cao hơn và mật độ điện năng cao hơn làm cho chất nền SiC lý tưởng cho các thiết bị trong cơ sở hạ tầng truyền thông 5G.

3.Đèn LED và thiết bị quang điện tử:

• Các chất nền LED:SiC loại P được sử dụng làm vật liệu nền để sản xuất đèn LED, đặc biệt là phát ra ánh sáng xanh và xanh lá cây.Tính ổn định nhiệt và kết hợp lưới với các chất bán dẫn dựa trên nitride (như GaN) làm cho nó phù hợp với đèn LED độ sáng cao được sử dụng trong chiếu sáng ô tô, hiển thị, và ánh sáng chung.
• Máy phát quang và pin mặt trời:Các chất nền SiC được sử dụng trong các máy dò ánh sáng tia cực tím và pin mặt trời hiệu quả cao do khả năng chịu được môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như nhiệt độ cao và phơi nhiễm bức xạ.

4.Điện tử nhiệt độ cao:

• Không gian và Quốc phòng:Các thiết bị dựa trên SiC là lý tưởng cho các ứng dụng hàng không vũ trụ và quốc phòng, bao gồm cả hệ thống điều khiển động cơ phản lực,Khi các thành phần phải hoạt động đáng tin cậy ở nhiệt độ cao và dưới áp lực cơ khí cực cao.
• Khảo sát dầu khí:Thiết bị SiC được sử dụng trong các hệ thống khoan và giám sát hố dưới, nơi thiết bị điện tử nhiệt độ cao là cần thiết để chịu được môi trường khắc nghiệt của giếng dầu và khí đốt.

5.Ứng dụng ô tô:

• Xe điện (EV):Các chất nền SiC loại P cho phép sản xuất các thiết bị điện tử điện năng hiệu quả được sử dụng trong các biến tần, bộ sạc và hệ thống điện trên xe điện,góp phần cải thiện phạm vi và tốc độ sạc trong xe điện.
• Động cơ hybrid và điện:Hiệu quả cao hơn và hiệu suất nhiệt của các thiết bị điện SiC làm cho chúng phù hợp với các ứng dụng hệ thống truyền động ô tô, nơi giảm trọng lượng và cải thiện hiệu quả năng lượng là rất quan trọng.

6.Năng lượng công nghiệp và tái tạo:

• Máy biến đổi năng lượng mặt trời:Các chất nền SiC cho phép phát triển các biến tần nhỏ gọn và hiệu quả hơn trong hệ thống quang điện, chuyển đổi điện DC được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời thành điện AC.
• Hệ thống năng lượng gió:Trong tuabin gió, các thiết bị SiC được sử dụng để tăng hiệu quả của hệ thống chuyển đổi điện, giảm mất năng lượng và cải thiện độ tin cậy tổng thể của hệ thống.

7.Thiết bị y tế:

• Thiết bị hình ảnh và chẩn đoán y tế:Các thiết bị dựa trên SiC được sử dụng trong điện tử tần số cao và công suất cao cho các hệ thống hình ảnh như máy quét CT và máy X-quang, nơi độ tin cậy và quản lý nhiệt là rất quan trọng.