Les dispositifs semi-conducteurs sont au cœur des équipements de machines industrielles modernes, largement utilisés dans les ordinateurs, l'électronique grand public, les communications réseau, l'électronique automobile et d'autres domaines essentiels. L'industrie des semi-conducteurs est principalement composée de quatre composants de base : les circuits intégrés, les dispositifs optoélectroniques, les dispositifs discrets et les capteurs. Les circuits intégrés représentent plus de 80 % de la production, c'est pourquoi on assimile souvent semi-conducteurs et circuits intégrés.
Les circuits intégrés se divisent principalement en quatre catégories selon leur type de produit : microprocesseurs, mémoires, circuits logiques et circuits de simulation. Cependant, avec l’expansion constante du champ d’application des semi-conducteurs, de nombreuses applications spécifiques exigent que ces derniers puissent fonctionner dans des environnements à haute température, à fort rayonnement et à haute puissance sans être endommagés. Les semi-conducteurs de première et deuxième génération se sont avérés insuffisants, ce qui a conduit au développement de la troisième génération.
À l'heure actuelle, les matériaux semi-conducteurs à large bande interdite sont représentés parcarbure de siliciumLe carbure de silicium (SiC), le nitrure de gallium (GaN), l'oxyde de zinc (ZnO), le diamant et le nitrure d'aluminium (AlN) dominent le marché grâce à leurs nombreux avantages. On les désigne collectivement comme les matériaux semi-conducteurs de troisième génération. Ces matériaux, caractérisés par une bande interdite plus large, présentent un champ électrique de claquage, une conductivité thermique et un taux de saturation électronique plus élevés, ainsi qu'une meilleure résistance aux radiations. Ils sont donc particulièrement adaptés à la fabrication de dispositifs haute température, haute fréquence, résistants aux radiations et de forte puissance. On les appelle généralement matériaux semi-conducteurs à large bande interdite (bande interdite supérieure à 2,2 eV) ou encore matériaux semi-conducteurs haute température. Parmi les recherches actuelles sur les matériaux et dispositifs semi-conducteurs de troisième génération, le carbure de silicium et le nitrure de gallium sont les plus matures.technologie du carbure de siliciumest la plus aboutie, tandis que la recherche sur l'oxyde de zinc, le diamant, le nitrure d'aluminium et d'autres matériaux est encore à ses débuts.
Matériaux et leurs propriétés :
carbure de siliciumCe matériau, largement utilisé dans les roulements à billes en céramique, les vannes, les matériaux semi-conducteurs, les gyroscopes, les instruments de mesure, l'aérospatiale et d'autres domaines, est devenu un matériau irremplaçable dans de nombreux secteurs industriels.
Le SiC est un superréseau naturel et un polytype homogène typique. Il existe plus de 200 familles de polytypes homotypiques (actuellement connues) en raison des différences d'agencement entre les couches diatomiques de Si et de C, ce qui engendre des structures cristallines variées. De ce fait, le SiC est particulièrement adapté aux substrats de diodes électroluminescentes (DEL) de nouvelle génération et aux applications électroniques de puissance.
| caractéristiques | |
| propriété physique | Dureté élevée (3000 kg/mm), permet de couper le rubis |
| Résistance à l'usure élevée, juste après le diamant. | |
| Sa conductivité thermique est 3 fois supérieure à celle du Si et 8 à 10 fois supérieure à celle du GaAs. | |
| La stabilité thermique du SiC est élevée et il est impossible de le faire fondre à pression atmosphérique. | |
| Une bonne dissipation thermique est très importante pour les appareils de forte puissance. | |
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propriété chimique | Très forte résistance à la corrosion, résistante à presque tous les agents corrosifs connus à température ambiante |
| La surface du SiC s'oxyde facilement pour former une fine couche de SiO, qui peut empêcher son oxydation ultérieure. Au-dessus de 1700 °C, le film d'oxyde fond et s'oxyde rapidement. | |
| La bande interdite du 4H-SIC et du 6H-SIC est environ 3 fois supérieure à celle du Si et 2 fois supérieure à celle du GaAs : L'intensité du champ électrique de claquage est un ordre de grandeur supérieur à celle du silicium, et la vitesse de dérive des électrons est saturée. Deux fois et demie la valeur de Si. La bande interdite du 4H-SiC est plus large que celle du 6H-SiC. |
Date de publication : 1er août 2022