زیربنای SiC 4 اینچ p-type 4H/6H-P n-type 3C-N درجه تولید صفر درجه ساختگی

زیربنای SiC 4 اینچ P-type 4H/6H-P N-type 3C-N درجه تولید صفر درجه ساختگی

انتزاعی از نوع P SiC Substrate

زیربناهای کربید سیلیکون (SiC) نوع P در توسعه دستگاه های الکترونیکی پیشرفته، به ویژه برای کاربردهایی که نیاز به قدرت بالا، فرکانس بالا،و عملکرد در دمای بالااین مطالعه ویژگی های ساختاری و الکتریکی زیربناهای SiC نوع P را بررسی می کند و بر نقش آنها در افزایش کارایی دستگاه در محیط های خشن تاکید می کند.از طریق تکنیک های مشخص کننده دقیق، از جمله اندازه گیری اثر هال، طیف سنجی رامان، و تابش اشعه ایکس (XRD) ، ما ثبات حرارتی برتر، تحرک حامل،و رسانایی الکتریکی زیربناهای SiC نوع Pیافته ها نشان می دهد که زیربناهای SiC نوع P دارای تراکم نقص پایین تر و یکنواختی دوپینگ بهبود یافته در مقایسه با همتایان نوع N هستند.که باعث می شود آنها برای نسل بعدی دستگاه های نیمه هادی قدرت ایده آل باشند.این مطالعه با بینش هایی در مورد بهینه سازی فرآیندهای رشد SiC نوع P به پایان می رسد، در نهایت راه را برای دستگاه های قدرتمند قابل اعتماد و کارآمد در کاربردهای صنعتی و خودروها فراهم می کند..

خواص زیربنای SiC نوع P

1.خواص الکتریکی:

• نوع دوپینگ:نوع P (معمولاً با عناصر مانند آلومینیوم (Al) یا بور (B))
• گپ باند:3.23 eV (برای 4H-SiC) یا 3.02 eV (برای 6H-SiC) ، گسترده تر از سیلیکون (1.12 eV) ، که امکان عملکرد بهتر در کاربردهای دمای بالا را فراهم می کند.
• غلظت حامل:معمولا در محدوده$\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">1</span></span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">0</span></span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">15</span></span>}}$10^{15}1015به$\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">1</span></span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">0</span></span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">19</span></span>}}$10^{19}1019سانتی متر${}^{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">-</span></span>\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">3</span></span>}}$-آره−3، بسته به سطح دارو
• حرکت سوراخ:محدوده از 20 تا 100 cm2/V·s، که به دلیل جرم موثر سوراخ های سنگین تر کمتر از تحرک الکترون است.
• مقاومت:این میزان از پایین (با توجه به غلظت دوپینگ) تا متوسط بالا، با توجه به سطح دوپینگ، متفاوت است.

2.خواص حرارتی:

• رسانایی حرارتی:SiC دارای رسانایی حرارتی بالا است، حدود 3.7-4.9 W / cm · K (با توجه به پلی تیپ و درجه حرارت) ، که بسیار بالاتر از سیلیکون (~ 1.5 W / cm · K) است.این اجازه می دهد تا برای انتشار گرمای موثر در دستگاه های با قدرت بالا.
• نقطه ذوب بالا:تقریباً 2700 درجه سانتیگراد، که آن را برای کاربردهای دمای بالا مناسب می کند.

3.خواص مکانیکی:

• سختي:سی سی سی یکی از سخت ترین مواد است که دارای سختی محس حدود 9 است. این باعث می شود که به شدت در برابر فرسایش فیزیکی مقاوم باشد.
• ماژول یونگ:حدود ۴۱۰ تا ۴۵۰ GPa که نشان دهنده سفتی مکانیکی قوی است.
• مقاومت شکستگی:اگر چه SiC سخت است، اما تا حدودی شکننده است، با سختی شکستگی حدود 3 MPa · m${}^{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">1</span></span>}\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">/</span></span>}\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">2</span></span>}}$^{1/2}1/2.

4.خواص شیمیایی:

• ثبات شیمیایی:سی سی سی از نظر شیمیایی بی اثر است و در برابر اکثر اسید ها، قلیات و اکسیداسیون بسیار مقاوم است. این باعث می شود که برای استفاده در محیط های خشن مناسب باشد.
• مقاومت در برابر اکسید:SiC یک لایه محافظ دی اکسید سیلیکون (SiO2) را هنگام قرار گرفتن در معرض اکسیژن در دمای بالا تشکیل می دهد که مقاومت اکسیداسیون آن را افزایش می دهد.

5.خواص نوری:

• شفافیت:زیربناهای SiC در نور قابل مشاهده از نظر نوری شفاف نیستند اما بسته به غلظت و ضخامت دوپینگ می توانند در طیف مادون قرمز شفاف باشند.

6.سختی تابش:

• سی سی سی مقاومت بسیار خوبی در برابر آسیب تابش دارد که برای کاربردهای فضایی و هسته ای مفید است.

7.انواع متداول:

• شایع ترین انواع سی سی سی که در دستگاه های الکترونیکی استفاده می شوند، 4H-SiC و 6H-SiC هستند. این انواع در توالی انباشت خود متفاوت هستند که بر خواص الکترونیکی مواد تأثیر می گذارد.مانند تحرک حامل و فاصله بین باند.

ورق اطلاعات سوبسترات SiC نوع P

استفاده از زیربنای SiC نوع P

1.برق الکترونیک:

• دستگاه های ولتاژ بالا:بستر های SiC نوع P در MOSFET های قدرت، دیود های Schottky و تریستورها برای برنامه هایی که نیاز به ولتاژ بالا، قدرت بالا و بهره وری بالا دارند استفاده می شود.این دستگاه ها برای سیستم های تبدیل قدرت بسیار مهم هستند، از جمله دستگاه های موجود در وسایل نقلیه الکتریکی، سیستم های انرژی تجدید پذیر (به عنوان مثال، اینورترهای خورشیدی) و محرک های موتور صنعتی.
• افزایش کارایی و قابلیت اطمینان:فاصله گسترده سی سی به دستگاه ها اجازه می دهد در دمای بالاتر، ولتاژ ها و فرکانس ها نسبت به دستگاه های سنتی مبتنی بر سیلیکون کار کنند.منجر به افزایش کارایی و کاهش اندازه الکترونیک قدرت.

2.دستگاه های RF و مایکروویو:

• کاربرد فرکانس بالا:بستر های SiC نوع P در تقویت کننده های RF (فریکونسی رادیویی) ، مخلوط کننده ها و نوسانگرها، به ویژه در سیستم های ارتباطی، سیستم های رادار و ارتباطات ماهواره ای استفاده می شود.رسانایی حرارتی بالا از SiC تضمین می کند که این دستگاه ها عملکرد خود را حتی در حالت کار با قدرت بالا حفظ کنند.
• تکنولوژی 5G:توانایی کار در فرکانس های بالاتر و تراکم قدرت بالاتر باعث می شود که زیربناهای SiC برای دستگاه های زیرساخت ارتباطات 5G ایده آل باشند.

3.LED ها و دستگاه های اپتو الکترونیک:

• زیربناهای LED:SiC از نوع P به عنوان یک ماده زیربنایی برای تولید LED استفاده می شود، به ویژه برای انتشار نور آبی و سبز.ثبات حرارتی و تطابق شبکه آن با نیمه هادی های مبتنی بر نیترید (مانند GaN) آن را برای LED های درخشان استفاده شده در روشنایی خودرو مناسب می کند، نمایشگرها و نوردهی عمومی.
• فتو دتکتورها و سلول های خورشیدی:زیربناهای SiC در فتودتکتورهای UV و سلول های خورشیدی با کارایی بالا به دلیل توانایی آنها در مقاومت در برابر محیط های شدید، مانند دمای بالا و قرار گرفتن در معرض تشعشعات استفاده می شود.

4.الکترونيک هاي درجه حرارت بالا:

• هوافضا و دفاع:دستگاه های مبتنی بر SiC برای کاربردهای هوافضا و دفاعی، از جمله سیستم های کنترل موتور جت، ایده آل هستندجایی که اجزای آن باید در دمای بالا و تحت فشار مکانیکی شدید به طور قابل اطمینان کار کنند..
• اکتشاف نفت و گاز:دستگاه های SiC در سیستم های حفاری و نظارت بر حفاری استفاده می شوند، جایی که الکترونیک با دمای بالا برای مقاومت در برابر محیط های خشن چاه های نفت و گاز ضروری است.

5.کاربردهای خودرو:

• وسایل نقلیه الکتریکی:زیربناهای SiC نوع P تولید الکترونیک قدرت کارآمد را که در اینورترهای خودروهای الکتریکی، شارژرها و سیستم های برق در هواپیما استفاده می شود، امکان پذیر می کند.کمک به بهبود محدوده و سرعت شارژ در خودروهای الکتریکی.
• موتورهای هیبریدی و الکتریکی:بهره وری بالاتر و عملکرد حرارتی دستگاه های قدرت SiC آنها را برای کاربردهای محرک خودرو مناسب می کند، که کاهش وزن و بهبود بهره وری انرژی بسیار مهم است.

6.انرژی صنعتی و تجدید پذیر:

• اینورترهای خورشیدی:زیربناهای SiC امکان توسعه اینورترهای فشرده تر و کارآمدتر در سیستم های فتوولتائیک را فراهم می کند، که قدرت DC تولید شده توسط پنل های خورشیدی را به قدرت AC تبدیل می کند.
• سیستم های انرژی بادی:در توربین های بادی، دستگاه های SiC برای افزایش بهره وری سیستم های تبدیل قدرت، کاهش تلفات انرژی و بهبود قابلیت اطمینان کلی سیستم استفاده می شوند.

7.دستگاه های پزشکی:

• تجهیزات تصویربرداری و تشخیص پزشکی:دستگاه های مبتنی بر SiC در الکترونیک فرکانس بالا و قدرت بالا برای سیستم های تصویربرداری مانند اسکنرهای CT و دستگاه های اشعه ایکس استفاده می شوند، که در آن قابلیت اطمینان و مدیریت حرارتی بسیار مهم است.