SiC基板 4H/6H-P 3C-N 45.5mm~150.0mm Zグレード Pグレード Dグレード

4H/6H-P 3C-N SiC基板の抽象

本研究は,表軸的に培養された3C-N SiCフィルムと統合された4H/6Hポリタイプシリコンカービッド (SiC) 基板の構造および電子特性を調べています.4H/6H-SiC と 3C-N-SiC の間の多型移行は,SiC ベースの半導体装置の性能を向上させるユニークな機会を提供します高温化学蒸気堆積 (CVD) を通して,3C-SiCフィルムは4H/6H-SiC基板に堆積され,格子不一致と脱位密度を減らすことを目的としています.X線 difrction (XRD) を用いた詳細な分析原子力顕微鏡 (AFM) と伝送電子顕微鏡 (TEM) で,膜の上位軸の並び方と表面形状を明らかにします.電気測定は,キャリアの移動性と断熱電圧の改善を示しています.この基板構成は次世代の高電力および高周波電子アプリケーションに期待できます研究は,欠陥を最小限に抑え,異なるSiCポリタイプ間の構造的一貫性を高めるために成長条件を最適化することの重要性を強調しています.

4H/6H-P 3C-N SiC基板の特性

4H/6Hポリタイプ (P) シリコンカービード (SiC) 基板と3C-N (窒素ドーピング) SiCフィルムは,様々な高性能,高周波,高温アプリケーションこれらの材料の主要特性とは

1.ポリタイプと結晶構造

• 4H-SiCと6H-SiC:これらの構造は,Si-C二層の異なる積み重ね配列を持つ六角結晶構造である. "H"は六角対称性を表し,数字は積み重ね配列の層数を表している.
  • 4H-SiC:電子移動性が高く,帯域幅が広い (約3.2 eV) で,高周波および高電力デバイスに適しています.
  • 6H-SiC:4H-SiCと比較して電子移動性と帯域差 (約3.0eV) がわずかに低いが,依然として電源電子に使用されている.
• 3C-SiC (立方体):SiC (3C-SiC) の立方形は,典型的にはより同性結晶構造を有し,転移密度が低い基板で上軸生長が容易になる.帯隙は約2.36 eV で,電子機器との統合に適しています..

2.電子特性:

• ワイドバンドギャップ:SiCは,高温および電圧で効率的に動作することを可能にする広い帯域があります.帯域は多型によって異なります:
  • 4H-SiC:3.2 eV
  • 6H-SiC:3.0 eV
  • 3C-SiC:2.36 eV
• 高断裂電場高断裂電場 (~3-4 MV/cm) は,これらの材料を壊れずに高電圧に耐える必要がある電源装置に理想的にする.
• キャリア・モビリティ
  • 4H-SiC:6H-SiCと比較して高い電子移動性 (~800cm2/Vs)
  • 6H-SiC:中程度の電子移動性 (~ 400 cm2/Vs)
  • 3C-SiC:キュービック形は,通常,六角形よりも高い電子移動性を有し,電子機器に望ましいものとなっています.

3.熱特性:

• 高熱伝導性SiCは優れた熱伝導性 (~3-4 W/cm·K) を有し,高性能電子機器にとって不可欠な効率的な熱散を可能にします.
• 熱安定性:SiCは1000°Cを超える温度で安定しているため,高温環境に適している.

4.メカニカルプロパティ

• 高硬さと強さSiCは非常に硬い材料 (モハ硬度 9.5) で,磨きや機械的損傷に耐える.
• 高級少年モデル:高ヤングモジュール (~410 GPa) を有し,機械的な用途での硬さと耐久性に貢献する.

5.化学特性:

• 化学的安定性SiCは化学腐食と酸化に強い耐性があり,腐食性ガスや化学物質を含む厳しい環境に適しています.
• 低化学反応性この特性により,要求の高いアプリケーションでの安定性と性能がさらに向上します.

6.光電子特性:

• 光発光性:3C-SiCは光発光性を示し,光電子機器,特に紫外線範囲で動作するデバイスに有用である.
• 高紫外線感受性SiC材料の幅が広いため,UV検出器や他の光電子アプリケーションで使用できます.

7.ドーピング特性:

• 窒素ドーピング (N型):窒素は3C-SiCのn型補給剤としてしばしば使用され,その伝導性と電子キャリア濃度を高めます.ドーピングレベルを精密に制御することで,基板の電気性能を細かく調整できます..

8.応用:

• パワーエレクトロニクス高断熱電圧,広い帯域間隔,熱伝導性は,これらの基板をMOSFET,IGBT,シュトキーダイオードなどの電源電子機器に理想的にする.
• 高周波装置:4H-SiCと3C-SiCの高い電子移動性は高周波の効率的な動作を可能にし,RFおよびマイクロ波アプリケーションに適しています.
• オプトエレクトロニクス3C-SiCの光学特性により,UV検出器や他の光学用途に適しています.

これらの性質により,4H/6H-Pと3C-N SiCの組み合わせは,高度な電子,光電子,高温アプリケーションの幅広い用途のための汎用的な基質になります.

4H/6H-P 3C-N SiC基板の写真

4H/6H-P 3C-N SiC基板の用途

4H/6H-Pと3C-N SiC基質の組み合わせは,特に高電力,高温,高周波装置において,いくつかの産業にわたる幅広い用途を有する.以下は,主要なアプリケーションの一部です.:

1.パワーエレクトロニクス

• 高電圧電源装置:4H-SiCと6H-SiCの帯域の広さと高分解電場により,これらの基板は,MOSFET,IGBT,高電圧と電流で動作するショットキーダイオードこれらの装置は電気自動車 (EV),産業用モータードライブ,電力網で使用されています.
• 高効率の電源変換:SiCベースの装置は エネルギー損失が少ない効率的な電源変換を可能にします 太陽光発電システム,風力タービン,電気電源の伝送.

2.高周波およびRFアプリケーション:

• RFおよびマイクロ波装置:4H-SiCの高い電子移動性と分解電圧により,無線通信システム,レーダー,電子通信機器などに不可欠な装置である.衛星通信高周波動作と熱安定性が不可欠な場合
• 5G通信:SiC基板は,低電力損失で高周波信号を処理する能力があるため,5Gネットワークの電力増幅器とスイッチに使用されています.

3.航空宇宙と防衛

• 高温センサーと電子機器:SiCの熱安定性と放射線抵抗性により,航空宇宙および防衛用途に適しています. SiCデバイスは極端な温度,高放射線環境,宇宙探査の厳しい条件で軍事機器や航空システム
• 電力供給システム:SiCベースの電源電子機器は,航空機や宇宙船の電源供給システムで使用され,エネルギー効率を向上させ,重量と冷却要件を削減する.

4.自動車産業:

• 電気自動車 (EV):SiC基板は,インバーター,オンボード充電器,DC-DCコンバーターなどのEVの電力電子機器でますます使用されています.SiC の 高効率性 は,電池 の 寿命 を 延長 し,電動 車 の 走行 範囲 を 拡大 する 助け に なり ます.
• 急速充電ステーションSiC装置は,EVの高速充電ステーションでより迅速かつ効率的な電源変換を可能にし,充電時間を短縮し,エネルギー転送効率を向上させるのに役立ちます.

5.工業用:

• モーター駆動装置と制御装置:SiCベースのパワーエレクトロニクスは,高効率の大型電動モーターの制御および調節のために工業モーター駆動装置で使用されています.これらのシステムは,製造業,ロボット,そして自動化.
• 再生可能エネルギーシステム:SiC基板は太陽光インバーターや風力タービンの制御装置などの再生可能エネルギーシステムにおいて極めて重要であり,効率的な電力変換と熱管理が信頼性の高い運用に必要なものです

6.医療機器:

• 高精度医療機器:SiCの化学的安定性と生物互換性は,インプランタブルセンサー,診断機器,高功率医療レーザーなどの医療機器で使用することを可能にします.低電力損失で高周波で動作する能力は 精密医療アプリケーションにおいて不可欠です.
• 放射性硬化電子機器:SiC の 放射線 耐性 に よる と,医療 画像 装置 や 放射線 療法 機器 に 使える よう に なり,信頼性 や 精度 が 極めて 重要 です.

7.オプトエレクトロニクス

• 紫外線検出器と光検出器:3C-SiCのバンドギャップは紫外線 (UV) に敏感になり,産業,科学,環境モニタリングアプリケーションのUV検出器に使用するのに役立ちます.この検出器は炎の検出に使用されます宇宙望遠鏡や化学分析
• LEDとレーザー:SiC基質は,特に高明るさと耐久性を必要とするアプリケーション,例えば自動車照明,ディスプレイ,固体照明.

8.エネルギーシステム:

• 固体トランスフォーマー:SiC電源装置は,従来のトランスフォーマーよりも効率的でコンパクトな固体型トランスフォーマーで使用される.これらはエネルギー配送およびスマートグリッドシステムにおいて極めて重要です.
• バッテリー管理システム:バッテリー管理システムにおけるSiC装置は,再生可能エネルギー装置や電気自動車で使用されるエネルギー貯蔵システムの効率と安全性を向上させる.

9.半導体製造:

• エピタキシャル成長基質:3C-SiCを4H/6H-SiC基板に統合することは,半導体装置の性能向上につながる上位軸成長過程における欠陥を軽減するために重要です.これは,高性能トランジスタと集積回路の製造において特に有益である..
• GaN-on-SiC 装置:SiC基質は高周波および高功率半導体装置でガリウムナイトリド (GaN) のエピタキシに使用される.GaN-on-SiCデバイスはRF電源増幅器,衛星通信システムで一般的です.,レーダーシステムです

10.厳しい環境 電子機器

• 石油とガスの探査SiC装置は,高温,圧力,腐食的な環境に耐える必要がある下穴掘削と石油探査のために電子機器で使用されます.
• 産業自動化高温や化学物質にさらされている厳しい産業環境では,SiCベースの電子機器は自動化と制御システムに信頼性と耐久性を提供します.

これらのアプリケーションは,さまざまな産業における近代技術の進歩における 4H/6H-P 3C-N SiC基地の多用性と重要性を強調しています.

Q&A

4H-SiCと6H-SiCの違いは何ですか?

簡単に言うと,4H-SiCと6H-SiCの選択をするとき 熱管理が重要な高電力高周波電子機器では 4H-SiCを選択します軽量化と機械耐久性を優先するアプリケーションでは 6H-SiC を選択するLEDや機械部品を含む.

キーワード: SiC 基板 SiC ウェーファー シリコンカービッド ウェーファー