可控硅半导体材料硅si与sic碳化硅电学性能解说
1 半导体材料的发展
半导体技术是以半导体材料制作电子器件以及集成电子器件的技术。1947年美国贝尔实验室的萧克莱、巴丁和布拉顿关于三极管的发明揭开了半导体技术迅猛发展的序幕，自此以后，电子和信息工业蓬勃发展。目前半导体工业的生产总值已超越了汽车、钢铁和化学工业的总和，成为第一大工业，对人们生活的影响已无处不在。
硅(Si)是研究较早的半导体材料，是第一代半导体的代表。半个多世纪以来，硅半导体技术的长足发展极大地促进了电力和电子技术的进步。尤其到了20世纪70年代，集成电路制造技术的成熟，奠定了硅在整个半导体行业中的领军地位。目前，除了极少数微波加热电源还使用真空电子管之外，几乎所有的电力和电子器件都使用Si材料来制造。尤其在集成电路中，99％以上用的都是Si半导体材料。然而随着科学的进步和半导体技术的发展，Si由于材料本身的特点在某些应用领域的局限性逐渐表现出来。例如，其带隙较窄(～1．12eV)、载流子迁移率和击穿电场较低等，限制了其在光电子领域以及高频、高功率器件方面的应用L1。
20世纪后期，无线通信、光纤通信以及互联网技术快速兴起，激发了以砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)为代表的第二代半导体材料的飞速发展。GaAs的电子迁移率是硅的6倍，是目前最主要的高速和超高速半导体材料，已在高速传导元器件中得到应用。InP由于良好的高频和高速等特性，成为光纤通讯中的激光源、光纤放大器、多路复用和信号分离等器件的关键材料。但是，由于GaAs和InP的热导率比较低，它们并不能成为电力电子和功率集成电路等器件的最优选材料。例如，GaAs的Keyes因子还不到Si的一半，大电流下会导致GaAs器件的结温过高，而不适合做高频和高温电子元件。
第三代半导体也称为宽带隙半导体(禁带宽度超过2．0eV)，如金刚石、碳化硅(SiC)、Ⅲ一V族氮化物、Ⅱ一Ⅵ族Zn基化合物及其固溶体等。其中以金刚石、SiC、氮化镓(GaN)和氧化锌(ZnO)为第三代半导体的代表材料。宽带隙使第三代半导体具有许多共同的性能特点，包括高熔点、高临界击穿电场、高热导率、小的介电常数、大的激子束缚能、大的压电系数以及较强的极化效应等。
SiC电学性能
SiC具有较高的临界击穿电场、高热导率和饱和电子迁移率等特点，适合于制造大功率、高温、高频和抗辐射的半导体器件。SiC热导率是si的3倍，SiC材料优良的散热性有助于提高器件的功率密度和集成度。SiC材料形态决定其禁带宽度的大小，但均大于si和GaAs的禁带宽度，降低SiC器件的泄漏电流，加上SiC的耐高温特性，使得SiC器件在高温电子工作领域优势明显。因其具有高硬度和高化学稳定性等特点，使得SiC材料能胜任恶劣的工作环境。一维SiC纳米材料具有较高的禁带宽度，可由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体，高强高韧等特点；适用于制造在恶劣环境下使用的电子器件。
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环昕微实业
