Halfgeleiderapparaten vormen de kern van de moderne industriële machineapparatuur en worden veel gebruikt in computers, consumentenelektronica, netwerkcommunicatie, auto-elektronica en andere kerngebieden. De halfgeleiderindustrie bestaat voornamelijk uit vier basiscomponenten: geïntegreerde schakelingen, opto-elektronische apparaten, discrete apparaten en sensoren. Deze vormen samen meer dan 80% van de geïntegreerde schakelingen, en worden vaak aangeduid als halfgeleiders en equivalenten van geïntegreerde schakelingen.
Geïntegreerde schakelingen worden, afhankelijk van de productcategorie, hoofdzakelijk onderverdeeld in vier categorieën: microprocessors, geheugens, logische apparaten en simulatoronderdelen. Door de voortdurende uitbreiding van het toepassingsgebied van halfgeleiderapparaten, vereisen veel speciale gelegenheden echter dat halfgeleiders bestand zijn tegen hoge temperaturen, sterke straling, hoge vermogens en andere omgevingen, en niet beschadigd raken. De eerste en tweede generatie halfgeleidermaterialen zijn stroomloos, wat leidde tot de ontwikkeling van de derde generatie halfgeleidermaterialen.
Momenteel worden de halfgeleidermaterialen met een brede bandkloof vertegenwoordigd doorsiliciumcarbide(SiC), galliumnitride (GaN), zinkoxide (ZnO), diamant en aluminiumnitride (AlN) bezetten de dominante markt met grote voordelen en worden gezamenlijk aangeduid als halfgeleidermaterialen van de derde generatie. De derde generatie halfgeleidermaterialen met een grotere bandgap, een hoger doorslagveld, hogere thermische geleidbaarheid, een hogere elektronische verzadigingsgraad en een hogere stralingsbestendigheid, zijn geschikter voor de productie van apparaten met hoge temperaturen, hoge frequenties, stralingsbestendigheid en een hoog vermogen. Deze materialen staan bekend als halfgeleidermaterialen met een brede bandgap (de verboden bandbreedte is groter dan 2,2 eV), ook wel halfgeleidermaterialen voor hoge temperaturen genoemd. Uit het huidige onderzoek naar halfgeleidermaterialen en -apparaten van de derde generatie blijkt dat siliciumcarbide- en galliumnitride-halfgeleidermaterialen verder ontwikkeld zijn ensiliciumcarbidetechnologieis het verst gevorderd, terwijl het onderzoek naar zinkoxide, diamant, aluminium nitride en andere materialen nog in een beginstadium verkeert.
Materialen en hun eigenschappen:
Siliciumcarbidemateriaal wordt veel gebruikt in keramische kogellagers, kleppen, halfgeleidermaterialen, gyroscopen, meetinstrumenten, de lucht- en ruimtevaart en andere gebieden, en is in veel industriële sectoren een onvervangbaar materiaal geworden.
SiC is een soort natuurlijk superrooster en een typisch homogeen polytype. Er zijn meer dan 200 (momenteel bekende) homotypische polytypische families vanwege het verschil in pakkingsvolgorde tussen de diatomische lagen Si en C, wat leidt tot verschillende kristalstructuren. Daarom is SiC zeer geschikt voor de nieuwe generatie substraatmaterialen voor lichtgevende diodes (LED's) en hoogvermogen elektronische materialen.
| karakteristiek | |
| fysieke eigenschap | Hoge hardheid (3000 kg/mm), kan robijn snijden |
| Hoge slijtvastheid, alleen overtroffen door diamant | |
| De thermische geleidbaarheid is 3 keer hoger dan die van Si en 8 tot 10 keer hoger dan die van GaAs. | |
| De thermische stabiliteit van SiC is hoog en het is onmogelijk om het te smelten bij atmosferische druk | |
| Een goede warmteafvoer is erg belangrijk voor apparaten met een hoog vermogen | |
|
chemische eigenschap | Zeer sterke corrosiebestendigheid, bestand tegen vrijwel alle bekende corrosieve stoffen bij kamertemperatuur |
| Het SiC-oppervlak oxideert gemakkelijk tot SiO, een dunne laag, waardoor verdere oxidatie kan worden voorkomen. Boven de 1700℃ smelt en oxideert de oxidefilm snel | |
| De bandgap van 4H-SIC en 6H-SIC is ongeveer 3 keer zo groot als die van Si en 2 keer zo groot als die van GaAs: De intensiteit van het doorslag-elektrische veld is een orde van grootte hoger dan die van Si, en de elektronendriftsnelheid is verzadigd Tweeënhalf keer de Si. De bandgap van 4H-SIC is groter dan die van 6H-SIC. |
Plaatsingstijd: 1 augustus 2022