半導體碳化硅單晶材料的發展

發布日期：2016-11-29 00:00 來源：http://www.drharryburke.com 點擊：

　 單晶材料以硅(Si)、砷化鎵(GaAs)為代表的一代和二代半導體材料的高速發展，推動了微電子、光電子技術的迅猛發展。然而受材料性能所限，這些半導體材料制成的器件大都只能在200℃以下的環境中工作，不能滿足現代電子技術對高溫、高頻、高壓以及抗輻射器件的要求。作為第三代寬帶隙半導體材料的代表，碳化硅(SiC)單晶材料具有禁帶寬度大(~Si的3倍)、熱導率高(~Si的3.3倍或GaAs的10倍)、電子飽和遷移速率高(~Si的2.5倍)和擊穿電場高(~Si的10倍或GaAs的5倍)等性質[1-2]，如表1所示。SiC器件在高溫、高壓、高頻、大功率電子器件領域和航天、軍工、核能等環境應用領域有著不可替代的優勢[3-7]，彌補了傳統半導體材料器件在實際應用中的缺陷，正逐漸成為功率半導體的主流。

按相同的方式一個Si原子也被四個碳原子的四面體包圍，屬于密堆積結構。單晶材料的晶格常數a可以看作常數，而晶格常數c不同，并由此構成了數目很多的SiC同質多型體。若把這些多型體看作是由六方密堆積的Si層組成，緊靠著Si原子有一層碳原子存在，在密排面上單晶材料雙原子層有三種不同的堆垛位置，稱為A、B和C。由于單晶材料雙原子層的堆垛順序不同，就會形成不同結構的SiC晶體。

單晶材料