Método de fase líquida: um avanço tecnológico chave no futuro crescimento de monocristal de carburo de silício (SiC)

Método de fase líquida: um avanço tecnológico chave no futuro crescimento de monocristal de carburo de silício (SiC)

Aliança de Inovação em Tecnologia de Semicondutores de Banda Larga

Como material semicondutor de banda larga de terceira geração, o carburo de silício (SiC) possui propriedades físicas e elétricas excepcionais, tornando-o altamente promissor para alta frequência, alta tensão,e dispositivos semicondutores de alta potênciaO SiC encontra aplicações em sectores como a electrónica de potência, as telecomunicações, a indústria automóvel e a energia, formando a base para a produção moderna, eficiente, eficiente de energia.e sistemas energéticos estáveis, bem como a eletrificação inteligente do futuro.No entanto, a produção de substratos monocristalinos de SiC continua a ser um desafio técnico significativo.O ambiente de baixa pressão e várias variáveis envolvidas no crescimento do cristal retardaram a comercialização de aplicações de SiC.

Atualmente, o método de transporte físico de vapor (PVT) é a técnica mais utilizada para o crescimento de cristal único de SiC em aplicações industriais.Este método enfrenta dificuldades significativas na produção de cristais únicos de tipo p 4H-SiC e 3C-SiC cúbicos.As limitações do método PVT dificultam o desempenho do SiC em aplicações específicas, tais como de alta frequência, de alta tensão,e dispositivos IGBT de alta potência (transistor bipolar de porta isolada) e altamente confiáveis, dispositivos MOSFET (metal-óxido-semicondutor campo-efeito transistor) de longa vida útil.

Neste contexto, o método da fase líquida emergiu como uma nova tecnologia promissora para o cultivo de cristais únicos de SiC.especialmente na produção de cristais únicos de tipo p 4H-SiC e 3C-SiCEste método permite um crescimento de cristais de alta qualidade a temperaturas relativamente mais baixas, estabelecendo uma base sólida para a fabricação de dispositivos semicondutores de alto desempenho.O método da fase líquida permite um maior controlo sobre factores como o doping, estrutura de rede e taxa de crescimento, oferecendo maior flexibilidade e adaptabilidade, o que proporciona soluções eficazes para os desafios da produção convencional de SiC.

As vantagens do método da fase líquida

Apesar de alguns desafios técnicos na industrialização do método de fase líquida, como estabilidade no crescimento do cristal, controle de custos e requisitos de equipamento,Os progressos tecnológicos contínuos e a crescente procura do mercado sugerem que este método pode tornar-se uma abordagem de crescimento convencional de cristal único de SiC.É particularmente promissor para a fabricação de dispositivos eletrónicos de alta potência, baixa perda, altamente estáveis e de longa duração.

Recentemente, o pesquisador associado Li Hui, do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências, fez uma palestra sobre o crescimento de cristais únicos de SiC usando o método da fase líquida,- apresentar soluções de aplicação para vários tipos de cristais de SiCNotavelmente, os avanços no crescimento de cristais únicos 3C-SiC e p-tipo 4H-SiC abriram novos caminhos para a industrialização de materiais SiC.Estes avanços fornecem uma base sólida para o desenvolvimento de, dispositivos eletrónicos de qualidade industrial e de ponta.

As vantagens físicas do carburo de silício

Li Hui destacou as vantagens físicas significativas do SiC em comparação com o silício (Si), que ainda é o material mais utilizado em semicondutores de potência:

• Campo de ruptura superior:O campo de degradação do SiC ∆ é 10 vezes maior que o do silício, o que permite que ele resista a voltagens mais altas sem quebrar.
• Velocidade de deriva de elétrons saturados mais elevada:A velocidade de deriva do SiC é duas vezes maior que a do silício, permitindo que ele opere em frequências mais altas e melhore a eficiência do dispositivo e a velocidade de resposta, o que é crítico para aplicações de alta velocidade.
• Maior condutividade térmica:A condutividade térmica do SiC ̊ é três vezes superior à do silício e 10 vezes superior à do arsenieto de gálio (GaAs), permitindo uma dissipação de calor eficiente, maior densidade de potência,e redução das perdas térmicas sob cargas pesadas.

Desafios e perspectivas de futuro

Embora o método da fase líquida ofereça numerosas vantagens, são necessárias mais investigações e desenvolvimentos para enfrentar desafios como garantir processos de crescimento estáveis, reduzir os custos de produção,e de otimização de equipamentosCom esforços colaborativos entre instituições de investigação e indústrias, espera-se que o método da fase líquida desempenhe um papel crítico no avanço das tecnologias de SiC para aplicações de alto desempenho.

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