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第三代半導體材料碳化矽的發展歷程及制備技術

第三代半導體材料主要包括氮化鎵(GaN)和碳化矽(SiC),其中碳化矽和氮化鎵的晶化加工技術在量產方面取得了顯著成就。此外,隨著石墨烯、黑磷等新型二維材料的出現,以及氧化物半導體等新材料的研發,也為第三代半導體的發展提供了可能。

下面簡單介紹壹下碳化矽的發展和制備技術:

發展歷程:

1.早期發展:早在19年底就發現了碳化矽。1907年,隨著費迪南德·布勞恩發明第壹臺無線電設備,鉛硫晶體開始被用來制作整流二極管,碳化矽開始被應用於電子器件。

2.發展階段:20世紀60年代後,美國等國開始對碳化矽材料進行深入研究,希望利用這種材料開發更先進的無線電設備。上世紀八九十年代,隨著碳化矽晶體生長技術的掌握,碳化矽的商業化生產開始實現。

3.現代研究:20世紀以來,碳化矽在集成電路、電力電子等領域的應用進展迅速,取得了壹系列突破性成果。

制備技術:

1.氣相沈積(CVD)法:氣相沈積法是壹種制備碳化矽的常用技術,氣相中的物質在高溫下以單層或多層的形式在基底上沈積成薄膜。

2.物理氣相沈積(Physical Vapor Deposition,PVD)法:物理氣相沈積是通過物理方法(如蒸發、濺射等)將物質從固態源轉化為氣態,然後沈積在基底上形成薄膜或多層膜。

3.PECVD法:采用低溫等離子體增強氣相沈積,主要是通過刷新反應氣體,催化與等離子體中受激粒子的反應來產生碳化矽薄膜,從而在低溫下獲得並生長高質量的碳化矽薄膜。

4.分子束外延(MBE)法:這種方法屬於超高真空技術,通過元素的原子束或分子束打在襯底上來生長晶體。

5.液相外延生長(LPE)法:襯底通過液相碳化矽溶液在高溫高壓的環境下完美外延生長。

目前,成本、效率和性能問題是碳化矽材料制備中需要克服的主要問題。但隨著科研和技術的不斷進步,這些問題有望得到解決,碳化矽材料在電力電子、射頻、光電子等領域的應用有很大的發展空間。

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