Vật liệu silicon carbide và các tính năng của nó

Thiết bị bán dẫn là cốt lõi của thiết bị máy móc công nghiệp hiện đại, được sử dụng rộng rãi trong máy tính, điện tử tiêu dùng, truyền thông mạng, điện tử ô tô và các lĩnh vực cốt lõi khác, ngành công nghiệp bán dẫn chủ yếu bao gồm bốn thành phần cơ bản: mạch tích hợp, thiết bị quang điện tử, thiết bị rời rạc, cảm biến, chiếm hơn 80% mạch tích hợp, do đó thường và bán dẫn và mạch tích hợp tương đương.

Mạch tích hợp, theo danh mục sản phẩm chủ yếu được chia thành bốn loại: bộ vi xử lý, bộ nhớ, thiết bị logic, bộ phận mô phỏng. Tuy nhiên, với sự mở rộng liên tục của lĩnh vực ứng dụng của thiết bị bán dẫn, nhiều trường hợp đặc biệt đòi hỏi chất bán dẫn phải có khả năng tuân thủ việc sử dụng nhiệt độ cao, bức xạ mạnh, công suất cao và các môi trường khác, không bị hư hỏng, thế hệ vật liệu bán dẫn thứ nhất và thứ hai không có năng lượng, vì vậy thế hệ vật liệu bán dẫn thứ ba đã ra đời.

Hiện nay, vật liệu bán dẫn có khoảng cách băng rộng được biểu diễn bởicacbua silic(SiC), gali nitride (GaN), kẽm oxit (ZnO), kim cương, nhôm nitride (AlN) chiếm lĩnh thị trường thống lĩnh với những ưu điểm lớn hơn, được gọi chung là vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba. Thế hệ vật liệu bán dẫn thứ ba có độ rộng khe hở băng rộng hơn, trường điện đánh thủng, độ dẫn nhiệt, tỷ lệ bão hòa điện tử và khả năng chống bức xạ cao hơn, phù hợp hơn để chế tạo các thiết bị nhiệt độ cao, tần số cao, khả năng chống bức xạ và công suất cao, thường được gọi là vật liệu bán dẫn khe hở băng rộng (độ rộng băng cấm lớn hơn 2,2 eV), còn được gọi là vật liệu bán dẫn nhiệt độ cao. Từ nghiên cứu hiện tại về vật liệu và thiết bị bán dẫn thế hệ thứ ba, vật liệu bán dẫn silicon carbide và gali nitride đã trưởng thành hơn vàcông nghệ silicon carbidelà loại vật liệu trưởng thành nhất, trong khi nghiên cứu về kẽm oxit, kim cương, nhôm nitrua và các vật liệu khác vẫn đang ở giai đoạn đầu.

Vật liệu và tính chất của chúng:

Silic cacbuaVật liệu này được sử dụng rộng rãi trong vòng bi gốm, van, vật liệu bán dẫn, con quay hồi chuyển, dụng cụ đo lường, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác, đã trở thành vật liệu không thể thay thế trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

SiC là một loại siêu mạng tự nhiên và là một polytype đồng nhất điển hình. Có hơn 200 họ polytype đồng nhất (hiện đã biết) do sự khác biệt về trình tự đóng gói giữa các lớp hai nguyên tử Si và C, dẫn đến các cấu trúc tinh thể khác nhau. Do đó, SiC rất phù hợp với vật liệu nền diode phát sáng (LED) thế hệ mới, vật liệu điện tử công suất cao.