Bedane antarane kristal SiC kanthi struktur sing beda

Silikon karbida (SiC)minangka bahan sing nduweni stabilitas termal, fisik lan kimia sing luar biasa, nuduhake sifat sing ngluwihi bahan konvensional. Konduktivitas termal minangka 84W / (m·K) sing nggumunake, sing ora mung luwih dhuwur tinimbang tembaga nanging uga kaping telu luwih saka silikon. Iki nuduhake potensial gedhe banget kanggo digunakake ing aplikasi manajemen termal. Celah pita SiC kira-kira kaping telu luwih saka silikon, lan kekuwatan medan listrik sing rusak minangka urutan gedhene sing luwih dhuwur tinimbang silikon. Iki tegese SiC bisa nyedhiyakake linuwih lan efisiensi sing luwih dhuwur ing aplikasi voltase dhuwur. Kajaba iku, SiC isih bisa njaga konduktivitas listrik sing apik ing suhu dhuwur 2000 ° C, sing bisa dibandhingake karo grafit. Iki ndadekake bahan semikonduktor becik ing lingkungan suhu dhuwur. Ketahanan korosi SiC uga luar biasa. Lapisan tipis SiO2 sing dibentuk ing permukaane kanthi efektif nyegah oksidasi luwih lanjut, dadi tahan kanggo meh kabeh agen korosif sing dikenal ing suhu kamar. Iki njamin aplikasi ing lingkungan sing atos.

Ing babagan struktur kristal, keragaman SiC dicethakaké ana ing luwih saka 200 wujud kristal sing béda-béda, sawijining karakteristik sing digandhengake karo macem-macem cara atom-atom dikemas kanthi padhet ing kristal kasebut. Sanajan ana akeh wujud kristal, bentuk kristal iki kira-kira bisa dipérang dadi rong kategori: β-SiC kanthi struktur kubik (struktur campuran seng) lan α-SiC kanthi struktur heksagonal (struktur wurtzite). Keragaman struktural iki ora mung nambah sifat fisik lan kimia saka SiC, nanging uga menehi peneliti luwih akeh pilihan lan keluwesan nalika ngrancang lan ngoptimalake bahan semikonduktor adhedhasar SiC.

Ing antarane pirang-pirang bentuk kristal SiC, sing paling umum kalebu3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, lan 15R-SiC. Bentenipun antarane wangun kristal iki utamané dibayangke ing struktur kristal. 3C-SiC, uga dikenal minangka karbida silikon kubik, nuduhake karakteristik struktur kubik lan minangka struktur paling gampang ing antarane SiC. SiC kanthi struktur heksagonal bisa dipérang manèh dadi 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC lan jinis liya miturut susunan atom sing béda. Klasifikasi kasebut nggambarake cara atom dikemas ing jero kristal, uga simetri lan kerumitan kisi.

Celah pita minangka parameter kunci sing nemtokake kisaran suhu lan tingkat voltase ing ngendi bahan semikonduktor bisa digunakake. Antarane sawetara wangun kristal SiC, 2H-SiC nduweni jembar bandgap paling dhuwur yaiku 3.33 eV, sing nuduhake stabilitas lan kinerja sing apik banget ing kahanan sing ekstrim; 4H-SiC nderek kanthi rapet, kanthi jembar pita 3,26 eV; 6H-SiC nduweni celah pita sing rada ngisor 3,02 eV, dene 3C-SiC nduweni celah pita paling sithik 2,39 eV, saengga luwih akeh digunakake ing suhu lan voltase sing luwih murah.

Massa bolongan sing efektif minangka faktor penting sing mengaruhi mobilitas bolongan bahan. Massa efektif bolongan 3C-SiC yaiku 1.1m0, sing relatif kurang, nuduhake yen mobilitas bolongan kasebut apik. Massa efektif bolongan 4H-SiC yaiku 1.75m0 ing bidang dasar struktur heksagonal lan 0.65m0 nalika tegak karo bidang dasar, nuduhake bedane sifat listrik ing arah sing beda. Massa efektif bolongan 6H-SiC padha karo 4H-SiC, nanging rada murah sakabèhé, sing nduwe pengaruh marang mobilitas operator. Massa efektif elektron beda-beda ing kisaran 0.25-0.7m0, gumantung saka struktur kristal tartamtu.

Mobilitas pembawa minangka ukuran sepira cepet elektron lan bolongan ing sawijining materi. 4H-SiC nindakake kanthi apik ing babagan iki. Mobilitas bolongan lan elektron kasebut luwih dhuwur tinimbang 6H-SiC, sing ndadekake kinerja 4H-SiC luwih apik ing piranti elektronik daya.

Saka perspektif kinerja lengkap, saben wangun kristal sakaSiCnduweni kaluwihan unik. 6H-SiC cocok kanggo nggawe piranti optoelektronik amarga stabilitas struktur lan sifat luminescence sing apik.3C-SiCcocok kanggo piranti frekuensi dhuwur lan daya dhuwur amarga kacepetan drift elektron jenuh sing dhuwur. 4H-SiC wis dadi pilihan becik kanggo piranti elektronik daya amarga mobilitas elektron dhuwur, kurang on-resistance lan Kapadhetan saiki dhuwur. Nyatane, 4H-SiC ora mung bahan semikonduktor generasi katelu kanthi kinerja sing paling apik, tingkat komersialisasi sing paling dhuwur, lan teknologi sing paling diwasa, uga minangka bahan sing disenengi kanggo nggawe piranti semikonduktor daya ing tekanan dhuwur, dhuwur- suhu, lan lingkungan sing tahan radiasi.