Como um novo tipo de material semicondutor, o SiC tornou-se o material semicondutor mais importante para a fabricação de dispositivos optoeletrônicos de comprimento de onda curto, dispositivos de alta temperatura, dispositivos resistentes à radiação e dispositivos eletrônicos de alta potência, devido às suas excelentes propriedades físicas, químicas e elétricas. Especialmente quando aplicado em condições extremas e severas, as características dos dispositivos de SiC superam em muito as dos dispositivos de Si e GaAs. Portanto, os dispositivos de SiC e vários tipos de sensores tornaram-se gradualmente dispositivos-chave, desempenhando um papel cada vez mais importante.
Os dispositivos e circuitos de SiC têm se desenvolvido rapidamente desde a década de 1980, especialmente a partir de 1989, quando o primeiro substrato de SiC chegou ao mercado. Em alguns campos, como diodos emissores de luz, dispositivos de alta frequência, alta potência e alta tensão, os dispositivos de SiC têm sido amplamente utilizados comercialmente. O desenvolvimento é rápido. Após quase 10 anos de desenvolvimento, o processo de fabricação de dispositivos de SiC já permite a produção comercial. Diversas empresas, como a Cree, começaram a oferecer produtos comerciais de dispositivos de SiC. Institutos de pesquisa e universidades nacionais também obtiveram resultados expressivos no desenvolvimento de materiais de SiC e na tecnologia de fabricação de dispositivos. Embora o material de SiC possua propriedades físico-químicas superiores e a tecnologia de dispositivos de SiC esteja madura, o desempenho dos dispositivos e circuitos de SiC ainda não é ideal. Além da necessidade de aprimoramento constante do material de SiC e do processo de fabricação de dispositivos, é preciso investir mais em como aproveitar as vantagens do material de SiC, otimizando a estrutura do dispositivo S5C ou propondo novas estruturas de dispositivos.
Atualmente, a pesquisa de dispositivos de SiC concentra-se principalmente em dispositivos discretos. Para cada tipo de estrutura de dispositivo, a pesquisa inicial consiste em simplesmente transplantar a estrutura correspondente de dispositivos de Si ou GaAs para o SiC, sem otimizar a estrutura do dispositivo. Como a camada de óxido intrínseca do SiC é a mesma do Si, ou seja, SiO2, isso significa que a maioria dos dispositivos de Si, especialmente os dispositivos de micropartículas (mpa), podem ser fabricados em SiC. Embora seja apenas um transplante simples, alguns dos dispositivos obtidos alcançaram resultados satisfatórios e alguns já chegaram ao mercado.
Dispositivos optoeletrônicos de SiC, especialmente diodos emissores de luz azul (LEDs Blu-ray), entraram no mercado no início da década de 1990 e foram os primeiros dispositivos de SiC produzidos em massa. Diodos Schottky de alta tensão de SiC, transistores de potência de RF de SiC, MOSFETs e mesFETs de SiC também estão disponíveis comercialmente. Naturalmente, o desempenho de todos esses produtos de SiC está longe de explorar todas as características superiores do material, e funções e desempenho ainda mais robustos precisam ser pesquisados e desenvolvidos. Essas simples adaptações muitas vezes não conseguem aproveitar totalmente as vantagens do SiC. Mesmo em áreas onde o SiC apresenta algumas vantagens, alguns dos dispositivos de SiC fabricados inicialmente não conseguem igualar o desempenho dos dispositivos de Si ou CaAs correspondentes.
Para melhor transformar as vantagens das características do material SiC em vantagens dos dispositivos de SiC, estamos atualmente estudando como otimizar o processo de fabricação e a estrutura dos dispositivos, ou desenvolver novas estruturas e novos processos para melhorar a função e o desempenho dos dispositivos de SiC.
Data da publicação: 23/08/2022