Halbleitergeräte sind der Kern moderner Industriemaschinenausrüstung und werden häufig in Computern, Unterhaltungselektronik, Netzwerkkommunikation, Automobilelektronik und anderen Kernbereichen eingesetzt. Die Halbleiterindustrie besteht hauptsächlich aus vier Grundkomponenten: integrierte Schaltkreise, optoelektronische Geräte, diskretes Gerät, Sensor, der mehr als 80 % der integrierten Schaltkreise ausmacht, daher häufig auch Halbleiter- und integrierte Schaltkreisäquivalente.
Integrierte Schaltkreise sind je nach Produktkategorie hauptsächlich in vier Kategorien unterteilt: Mikroprozessor, Speicher, Logikgeräte, Simulatorteile. Mit der kontinuierlichen Erweiterung des Anwendungsbereichs von Halbleiterbauelementen erfordern viele besondere Anlässe jedoch, dass Halbleiter der Verwendung von hohen Temperaturen, starker Strahlung, hoher Leistung und anderen Umgebungen standhalten und keinen Schaden anrichten können, und zwar der ersten und zweiten Generation Halbleitermaterialien sind machtlos, daher entstand die dritte Generation von Halbleitermaterialien.
Derzeit werden die Halbleitermaterialien mit großer Bandlücke dargestellt durchSiliziumkarbid(SiC), Galliumnitrid (GaN), Zinkoxid (ZnO), Diamant und Aluminiumnitrid (AlN) besetzen den dominierenden Markt mit größeren Vorteilen und werden zusammenfassend als Halbleitermaterialien der dritten Generation bezeichnet. Die dritte Generation von Halbleitermaterialien mit einer größeren Bandlückenbreite, einem höheren elektrischen Durchbruchfeld, einer höheren Wärmeleitfähigkeit, einer höheren elektronischen Sättigungsrate und einer höheren Fähigkeit, Strahlung zu widerstehen, eignet sich besser für die Herstellung von Hochtemperatur-, Hochfrequenz-, Strahlungsbeständigkeits- und Hochleistungsgeräten , üblicherweise bekannt als Halbleitermaterialien mit großer Bandlücke (verbotene Bandbreite ist größer als 2,2 eV), auch Hochtemperatur-Halbleitermaterialien genannt. Aus der aktuellen Forschung zu Halbleitermaterialien und -geräten der dritten Generation geht hervor, dass Siliziumkarbid- und Galliumnitrid-Halbleitermaterialien ausgereifter sindSiliziumkarbid-Technologieist am ausgereiftesten, während sich die Forschung zu Zinkoxid, Diamant, Aluminiumnitrid und anderen Materialien noch im Anfangsstadium befindet.
Materialien und ihre Eigenschaften:
SiliziumkarbidDas Material wird häufig in Keramikkugellagern, Ventilen, Halbleitermaterialien, Kreiseln, Messgeräten, der Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen verwendet und ist in vielen Industriebereichen zu einem unersetzlichen Material geworden.
SiC ist eine Art natürliches Übergitter und ein typischer homogener Polytyp. Aufgrund der unterschiedlichen Packungsreihenfolge zwischen Si- und C-Diatomeenschichten, die zu unterschiedlichen Kristallstrukturen führt, gibt es mehr als 200 (derzeit bekannte) homotypische polytypische Familien. Daher eignet sich SiC sehr gut für die neue Generation von Leuchtdioden (LED)-Substratmaterialien und Hochleistungselektronikmaterialien.
| Merkmal | |
| physisches Eigentum | Hohe Härte (3000 kg/mm), kann Rubin schneiden |
| Hohe Verschleißfestigkeit, unübertroffen nach Diamant | |
| Die Wärmeleitfähigkeit ist dreimal höher als die von Si und 8 bis 10 Mal höher als die von GaAs. | |
| Die thermische Stabilität von SiC ist hoch und es ist unmöglich, bei Atmosphärendruck zu schmelzen | |
| Eine gute Wärmeableitungsleistung ist für Hochleistungsgeräte sehr wichtig | |
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chemische Eigenschaft | Sehr starke Korrosionsbeständigkeit, beständig gegen nahezu alle bekannten Korrosionsmittel bei Raumtemperatur |
| Die SiC-Oberfläche oxidiert leicht und bildet eine dünne SiO-Schicht, die eine weitere Oxidation verhindern kann Oberhalb von 1700℃ schmilzt und oxidiert der Oxidfilm schnell | |
| Die Bandlücke von 4H-SIC und 6H-SIC beträgt etwa das Dreifache der von Si und das Zweifache der von GaAs: Die Intensität des elektrischen Durchbruchfeldes ist um eine Größenordnung höher als bei Si, und die Elektronendriftgeschwindigkeit ist gesättigt Das Zweieinhalbfache des Si. Die Bandlücke von 4H-SIC ist größer als die von 6H-SIC |
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 01.08.2022