¿Por qué el 3C-SiC se destaca entre muchos polimorfos de SiC? - VeTek Semiconductor

El trasfondo deSic

Carburo de silicio (SiC)Es un importante material semiconductor de precisión de alta gama. Debido a su buena resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, propiedades mecánicas a altas temperaturas, resistencia a la oxidación y otras características, tiene amplias perspectivas de aplicación en campos de alta tecnología como semiconductores, energía nuclear, defensa nacional y tecnología espacial.

Hasta el momento, más de 200Estructuras cristalinas de Sichan sido confirmados, los tipos principales son hexagonales (2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) y cúbicos 3C-SiC. Entre ellos, las características estructurales equiaxiales del 3C-SiC determinan que este tipo de polvo tiene mejores características de esfericidad natural y apilamiento denso que el α-SiC, por lo que tiene un mejor rendimiento en molienda de precisión, productos cerámicos y otros campos. En la actualidad, varias razones han llevado al fracaso del excelente rendimiento de los nuevos materiales 3C-SiC para lograr aplicaciones industriales a gran escala.

Entre muchos politipos de SiC, el 3C-SiC es el único politipo cúbico, también conocido como β-SiC. En esta estructura cristalina, los átomos de Si y C existen en la red en una proporción de uno a uno, y cada átomo está rodeado por cuatro átomos heterogéneos, formando una unidad estructural tetraédrica con fuertes enlaces covalentes. La característica estructural de 3C-SiC es que las capas diatómicas de Si-C están dispuestas repetidamente en el orden ABC-ABC-…, y cada celda unitaria contiene tres de esas capas diatómicas, lo que se denomina representación C3; La estructura cristalina del 3C-SiC se muestra en la siguiente figura:

Actualmente, el silicio (Si) es el material semiconductor más utilizado para dispositivos de potencia. Sin embargo, debido al rendimiento del Si, los dispositivos de potencia basados ​​en silicio son limitados. En comparación con 4H-SiC y 6H-SiC, 3C-SiC tiene la movilidad electrónica teórica a temperatura ambiente más alta (1000 cm·V^-1·S^-1), y tiene más ventajas en aplicaciones de dispositivos MOS. Al mismo tiempo, el 3C-SiC también tiene excelentes propiedades como alto voltaje de ruptura, buena conductividad térmica, alta dureza, amplia banda prohibida, resistencia a altas temperaturas y resistencia a la radiación. Por tanto, tiene un gran potencial en electrónica, optoelectrónica, sensores y aplicaciones en condiciones extremas, promoviendo el desarrollo y la innovación de tecnologías relacionadas y mostrando un amplio potencial de aplicación en muchos campos:

Primero: especialmente en entornos de alto voltaje, alta frecuencia y alta temperatura, el alto voltaje de ruptura y la alta movilidad de los electrones del 3C-SiC lo convierten en una opción ideal para fabricar dispositivos de potencia como MOSFET. 

Segundo: La aplicación del 3C-SiC en nanoelectrónica y sistemas microelectromecánicos (MEMS) se beneficia de su compatibilidad con la tecnología del silicio, permitiendo la fabricación de estructuras a nanoescala como nanoelectrónica y dispositivos nanoelectromecánicos. 

Tercero: Como material semiconductor de banda prohibida amplia, el 3C-SiC es adecuado para la fabricación de diodos emisores de luz (LED) azules. Su aplicación en iluminación, tecnología de visualización y láseres ha llamado la atención debido a su alta eficiencia luminosa y fácil dopaje[9]. Cuarto: Al mismo tiempo, el 3C-SiC se utiliza para fabricar detectores sensibles a la posición, especialmente detectores sensibles a la posición de puntos láser basados ​​en el efecto fotovoltaico lateral, que muestran una alta sensibilidad en condiciones de polarización cero y son adecuados para un posicionamiento de precisión.

Método de preparación de heteroepitaxia 3C SiC.

Los principales métodos de crecimiento del heteroepitaxial 3C-SiC incluyen la deposición química de vapor (CVD), la epitaxia por sublimación (SE), la epitaxia en fase líquida (LPE), la epitaxia por haz molecular (MBE), la pulverización catódica con magnetrón, etc. La CVD es el método preferido para el 3C- Epitaxia de SiC debido a su controlabilidad y adaptabilidad (como temperatura, flujo de gas, presión de la cámara y tiempo de reacción, que pueden optimizar la calidad de la capa epitaxial).

Deposición química de vapor (CVD): un gas compuesto que contiene elementos Si y C se pasa a la cámara de reacción, se calienta y se descompone a alta temperatura, y luego los átomos de Si y los átomos de C se precipitan sobre el sustrato de Si, o 6H-SiC, 15R-. SiC, sustrato 4H-SiC. La temperatura de esta reacción suele estar entre 1300 y 1500 ℃. Las fuentes de Si comunes son SiH4, TCS, MTS, etc., y las fuentes de C son principalmente C2H4, C3H8, etc., y se utiliza H2 como gas portador. 

El proceso de crecimiento incluye principalmente los siguientes pasos: 

1. La fuente de reacción en fase gaseosa se transporta en el flujo de gas principal hacia la zona de deposición. 

2. La reacción en fase gaseosa ocurre en la capa límite para generar precursores y subproductos de película delgada. 

3. El proceso de precipitación, adsorción y craqueo del precursor. 

4. Los átomos adsorbidos migran y se reconstruyen en la superficie del sustrato. 

5. Los átomos adsorbidos se nuclean y crecen en la superficie del sustrato. 

6. El transporte masivo del gas residual después de la reacción a la zona de flujo de gas principal y su salida de la cámara de reacción. 

A través del progreso tecnológico continuo y la investigación en profundidad de los mecanismos, se espera que la tecnología heteroepitaxial 3C-SiC desempeñe un papel más importante en la industria de los semiconductores y promueva el desarrollo de dispositivos electrónicos de alta eficiencia. Por ejemplo, el rápido crecimiento de la película gruesa 3C-SiC de alta calidad es la clave para satisfacer las necesidades de los dispositivos de alto voltaje. Se necesita más investigación para superar el equilibrio entre la tasa de crecimiento y la uniformidad material; combinado con la aplicación de 3C-SiC en estructuras heterogéneas como SiC/GaN, explorará sus posibles aplicaciones en nuevos dispositivos como la electrónica de potencia, la integración optoelectrónica y el procesamiento de información cuántica.

Vetek Semiconductor proporciona 3CRecubrimiento de Sicen diferentes productos, como grafito de alta pureza y carburo de silicio de alta pureza. Con más de 20 años de experiencia en I+D, nuestra empresa selecciona materiales altamente compatibles, comoSi el destinatario de Epi, Receptor epitaxial de Sic, GaN sobre Si epi susceptor, etc., que juegan un papel importante en el proceso de producción de la capa epitaxial.

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