O substrato de carboneto de silício é dividido em tipo semi-isolante e tipo condutivo. Atualmente, a especificação principal de substratos de carboneto de silício semi-isolados é de 4 polegadas. No mercado de carboneto de silício condutivo, a especificação principal atual de substratos é de 6 polegadas.
Devido às aplicações posteriores no campo de RF, substratos de SiC semi-isolados e materiais epitaxiais estão sujeitos ao controle de exportação do Departamento de Comércio dos EUA. O SiC semi-isolado como substrato é o material preferido para heteroepitaxia de GaN e apresenta importantes perspectivas de aplicação no campo de micro-ondas. Comparado com a incompatibilidade de cristal da safira de 14% e do Si de 16,9%, a incompatibilidade de cristal dos materiais SiC e GaN é de apenas 3,4%. Juntamente com a altíssima condutividade térmica do SiC, os LEDs de alta eficiência energética e os dispositivos de micro-ondas de alta frequência e alta potência de GaN produzidos por ele apresentam grandes vantagens em radares, equipamentos de micro-ondas de alta potência e sistemas de comunicação 5G.
A pesquisa e o desenvolvimento de substratos de SiC semi-isolados sempre foram o foco da pesquisa e do desenvolvimento de substratos monocristais de SiC. Existem duas dificuldades principais no cultivo de materiais de SiC semi-isolados:
1) Reduzir as impurezas do doador de N introduzidas pelo cadinho de grafite, adsorção de isolamento térmico e dopagem em pó;
2) Ao mesmo tempo em que garante a qualidade e as propriedades elétricas do cristal, um centro de nível profundo é introduzido para compensar as impurezas residuais de nível raso com atividade elétrica.
Atualmente, os fabricantes com capacidade de produção de SiC semi-isolado são principalmente SICC Co, Semisic Crystal Co, Tanke Blue Co, Hebei Synlight Crystal Co., Ltd.
O cristal de SiC condutor é obtido pela injeção de nitrogênio na atmosfera em crescimento. O substrato de carboneto de silício condutor é utilizado principalmente na fabricação de dispositivos de energia. Dispositivos de energia de carboneto de silício com alta tensão, alta corrente, alta temperatura, alta frequência e baixa perda, entre outras vantagens exclusivas, melhorarão significativamente a eficiência de conversão de energia dos dispositivos de energia à base de silício, tendo um impacto significativo e de longo alcance no campo da conversão eficiente de energia. As principais áreas de aplicação são veículos elétricos/pilhas de carregamento, novas energias fotovoltaicas, transporte ferroviário, redes inteligentes, entre outras. Como os produtos condutores a jusante são principalmente dispositivos de energia em veículos elétricos, fotovoltaicos e outros campos, a perspectiva de aplicação é mais ampla e o número de fabricantes é maior.
Tipo de cristal de carboneto de silício: A estrutura típica do melhor carboneto de silício cristalino 4H pode ser dividida em duas categorias: o tipo de cristal de carboneto de silício cúbico com estrutura de esfalerita, conhecido como 3C-SiC ou β-SiC, e a outra é a estrutura hexagonal ou diamante com estrutura de grande período, típica de 6H-SiC, 4H-sic, 15R-SiC, etc., conhecidos coletivamente como α-SiC. O 3C-SiC apresenta a vantagem de alta resistividade na fabricação de dispositivos. No entanto, a alta incompatibilidade entre as constantes de rede de Si e SiC e os coeficientes de expansão térmica pode levar a um grande número de defeitos na camada epitaxial de 3C-SiC. O 4H-SiC tem grande potencial na fabricação de MOSFETs, porque seus processos de crescimento de cristal e de camada epitaxial são mais excelentes e, em termos de mobilidade de elétrons, o 4H-SiC é maior que o 3C-SiC e o 6H-SiC, proporcionando melhores características de micro-ondas para MOSFETs de 4H-SiC.
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Horário da publicação: 16 de julho de 2024