Substrato de SiC de 4 pulgadas tipo p 4H/6H-P tipo n 3C-N grado cero grado de producción grado falso

Substrato de SiC de 4 pulgadas tipo P 4H/6H-P tipo N 3C-N grado cero grado de producción grado falso grado

Abstracto del sustrato SiC tipo P

Los sustratos de carburo de silicio (SiC) de tipo P son esenciales en el desarrollo de dispositivos electrónicos avanzados, particularmente para aplicaciones que requieren alta potencia, alta frecuencia,y rendimiento a altas temperaturasEste estudio investiga las propiedades estructurales y eléctricas de los sustratos de SiC tipo P, haciendo hincapié en su papel en la mejora de la eficiencia del dispositivo en ambientes adversos.A través de técnicas de caracterización rigurosas, incluyendo mediciones del efecto Hall, espectroscopia de Raman, y difracción de rayos X (XRD), demostramos la estabilidad térmica superior, movilidad del portador,y conductividad eléctrica de los sustratos de SiC tipo PLos resultados revelan que los sustratos de SiC tipo P presentan una menor densidad de defectos y una mayor uniformidad de dopado en comparación con sus homólogos de tipo N.lo que los hace ideales para dispositivos semiconductores de potencia de próxima generaciónEl estudio concluye con conocimientos sobre la optimización de los procesos de crecimiento del SiC tipo P, allanando en última instancia el camino para dispositivos de alta potencia más confiables y eficientes en aplicaciones industriales y automotrices..

Propiedades del sustrato SiC tipo P

1.Propiedades eléctricas:

• Tipo de dopaje:Tipo P (normalmente dopado con elementos como el aluminio (Al) o el boro (B))
• - ¿ Qué es eso?3.23 eV (para 4H-SiC) o 3.02 eV (para 6H-SiC), más ancho que el del silicio (1.12 eV), lo que permite un mejor rendimiento en aplicaciones de alta temperatura.
• Concentración en el portador:Normalmente en el rango de$\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">1</span></span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">0</span></span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">15</span></span>}}$10^{15}1015En el$\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">1</span></span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">0</span></span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">19</span></span>}}$10^{19}1019en cm${}^{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">-\; ¿Qué\; pasa?</span></span>\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">3</span></span>}}$¿Por qué no?- ¿Qué pasa?3, dependiendo del nivel de dopaje.
• Movilidad del agujero:Se extiende de 20 a 100 cm2/V·s, que es inferior a la movilidad de electrones debido a la masa efectiva más pesada de los agujeros.
• Resistencia:Los niveles de doping más elevados reducen la resistividad.

2.Propiedades térmicas:

• Conductividad térmica:SiC tiene una alta conductividad térmica, alrededor de 3,7-4,9 W/cm·K (dependiendo del politipo y la temperatura), que es mucho mayor que el silicio (~ 1,5 W/cm·K).Esto permite una disipación de calor eficaz en dispositivos de alta potencia.
• Punto de fusión alto:Aproximadamente 2700 °C, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alta temperatura.

3.Propiedades mecánicas:

• Dureza:El SiC es uno de los materiales más duros, con una dureza de Mohs de aproximadamente 9.
• El módulo de Young:Alrededor de 410-450 GPa, lo que indica una fuerte rigidez mecánica.
• Resistencia a las fracturas:Aunque el SiC es duro, es algo frágil, con una dureza de fractura de aproximadamente 3 MPa·m${}^{\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">1</span></span>}\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">/</span></span>}\mathrm{<span\; style="font-size:18px;"><span\; style="font-family:arial,helvetica,sans-serif;">2</span></span>}}$¿Por qué no?1/2.

4.Propiedades químicas:

• Estabilidad química:SiC es químicamente inerte y altamente resistente a la mayoría de los ácidos, álcalis y oxidación.
• Resistencia a la oxidación:SiC forma una capa protectora de dióxido de silicio (SiO2) cuando se expone al oxígeno a altas temperaturas, lo que mejora su resistencia a la oxidación.

5.Propiedades ópticas:

• La transparencia:Los sustratos de SiC no son ópticamente transparentes en la luz visible, pero pueden ser transparentes en el espectro infrarrojo, dependiendo de la concentración y del grosor del dopante.

6.Dureza a la radiación:

• El SiC exhibe una excelente resistencia al daño por radiación, lo que es beneficioso para aplicaciones espaciales y nucleares.

7.Politipos comunes:

• Los politipos más comunes de SiC utilizados en dispositivos electrónicos son 4H-SiC y 6H-SiC. Estos politipos difieren en su secuencia de apilamiento, lo que afecta las propiedades electrónicas del material,como la movilidad del portador y el intervalo de banda.

Hoja de datos del sustrato SiC tipo P

Aplicación del sustrato SiC tipo P

1.Electrónica de potencia:

• Dispositivos de alto voltaje:Los sustratos de SiC de tipo P se utilizan en MOSFET de potencia, diodos de Schottky y tiristores para aplicaciones que requieren alto voltaje, alta potencia y alta eficiencia.Estos dispositivos son cruciales para los sistemas de conversión de energía, incluidos los de los vehículos eléctricos, los sistemas de energía renovable (por ejemplo, inversores solares) y los motores industriales.
• Aumento de la eficiencia y fiabilidad:El amplio intervalo de banda de SiC permite que los dispositivos funcionen a temperaturas, voltajes y frecuencias más altas que los dispositivos tradicionales basados en silicio,conduciendo a una mayor eficiencia y reducción del tamaño de la electrónica de potencia.

2.Dispositivos de radiofrecuencia y microondas:

• Aplicaciones de alta frecuencia:Los sustratos de SiC de tipo P se utilizan en amplificadores, mezcladores y osciladores de RF (Radio Frequency), particularmente en sistemas de comunicación, sistemas de radar y comunicaciones por satélite.La alta conductividad térmica del SiC asegura que estos dispositivos mantengan el rendimiento incluso en funcionamiento de alta potencia.
• Tecnología 5G:La capacidad de operar a frecuencias más altas y densidades de potencia más altas hace que los sustratos de SiC sean ideales para dispositivos en la infraestructura de comunicación 5G.

3.Diodos LED y dispositivos optoelectrónicos:

• Substrato de LED:El SiC de tipo P se utiliza como material de sustrato para la producción de LED, en particular para la emisión de luz azul y verde.Su estabilidad térmica y la compatibilidad de la red con semiconductores a base de nitruro (como GaN) lo hacen adecuado para LEDs de alto brillo utilizados en iluminación automotriz, pantallas y iluminación general.
• Los demás aparatos para la fabricación de electrodomésticos:Los sustratos de SiC se utilizan en fotodetectores UV y células solares de alta eficiencia debido a su capacidad para soportar entornos extremos, como altas temperaturas y exposición a la radiación.

4.Electrónica de alta temperatura:

• Aeroespacial y Defensa:Los dispositivos basados en SiC son ideales para aplicaciones aeroespaciales y de defensa, incluidos los sistemas de control de motores a reacción,cuando los componentes deban funcionar de forma fiable a altas temperaturas y bajo tensiones mecánicas extremas.
• Exploración de petróleo y gas:Los dispositivos de SiC se utilizan en sistemas de perforación y monitorización de pozos, donde es necesaria una electrónica de alta temperatura para soportar los ambientes hostiles de los pozos de petróleo y gas.

5.Aplicaciones en el sector del automóvil:

• Vehículos eléctricos (VE):Los sustratos de SiC de tipo P permiten la producción de electrónica de potencia eficiente utilizada en inversores, cargadores y sistemas de alimentación de vehículos eléctricos,contribuyendo a mejorar la autonomía y la velocidad de carga de los vehículos eléctricos.
• Los motores híbridos y eléctricos:La mayor eficiencia y el rendimiento térmico de los dispositivos de potencia de SiC los hacen adecuados para aplicaciones de tren motriz automotriz, donde la reducción del peso y la mejora de la eficiencia energética son cruciales.

6.Energía industrial y renovable:

• Inversores solares:Los sustratos de SiC permiten el desarrollo de inversores más compactos y eficientes en los sistemas fotovoltaicos, que convierten la energía de CC generada por los paneles solares en energía CA.
• Sistemas de energía eólica:En las turbinas eólicas, los dispositivos SiC se utilizan para mejorar la eficiencia de los sistemas de conversión de energía, reduciendo las pérdidas de energía y mejorando la fiabilidad general del sistema.

7.Dispositivos médicos

• Equipo médico de diagnóstico por imágenes:Los dispositivos basados en SiC se utilizan en la electrónica de alta frecuencia y alta potencia para sistemas de imagen, como los escáneres de tomografía computarizada y las máquinas de rayos X, donde la fiabilidad y la gestión térmica son cruciales.