半导体SiC材料研究进展及其应用

作为第三代的半导体材料,SiC具有带隙宽,热导率高、电子的饱和漂移速度大,临界击穿电场高和介电常数低,化学稳定性好等特点,在高频、大功率、耐高温,抗辐照的半导体器件及紫外探测器等方面具有广泛的应用前景。文章综述了碳化硅的发展历史,介绍了SiC材料的生长工艺技术,并简要讨论了SiC器件主要应用领域和前景。     

碳化硅的制备

碳化硅(SiC)是碳硅元素以共价健结合形成的具有金刚石结构的一种晶体物质,硬度高、耐高温、耐腐蚀、热导率高、宽带隙以及电子迁移率高,广泛应用于磨料、冶金和高温承载件。本文重点介绍碳化硅在陶瓷行业的制备及应用。     

SiC单晶线锯切片及电镀锯丝制造技术的研究进展

针对碳化硅(SiC)单晶硬度高、脆性大,金刚石线锯切片时工具磨损快、切割效率低、晶片表面亚表面易出现微破碎损伤,使SiC单晶高质量切片和高性能锯丝制造技术成为关键和难点的状况,综述了SiC单晶线锯切片及电镀金刚石锯丝制造技术的研究现状,对其中存在的问题进行了概括与分析,并提出了SiC单晶金刚石线锯切片技术的未来研究方向。     

以沉淀白炭黑为硅源制备硼掺杂碳化硅的研究

为低成本、规模化制备高比表面积碳化硅,以工业级沉淀白炭黑为硅源,葡萄糖粉剂为碳源,采用简单的碳热还原法制备了硼掺杂高比表面积碳化硅。利用X射线衍射仪、扫描电镜、比表面积测试仪和紫外-可见吸收光谱测试方法对碳化硅的晶型、形貌、表面性质及能带结构进行了表征。分析结果表明:B原子进入SiC晶格并取代Si点位,在1 350℃焙烧温度时,SiC具有最高比表面积和较低禁带宽度,随着B/Si摩尔比增大,SiC结晶度提高,比表面积减小,禁带宽度减小。     

钛碳化硅陶瓷制备方法综述

简述了钛碳化硅Ti3SiC2陶瓷的结构与性能,综述了国内外Ti3SiC2陶瓷的制备方法,并对Ti3SiC2陶瓷的应用前景进行了展望。     

微波辅助碳热还原法制备碳化硅粉体

基于碳热还原法制备碳化硅的原理,针对该方法合成成本高,反应时间长,所用设备昂贵,合成条件苛刻等缺陷．利用微波的良好加热性能,采用微波辅助碳热还原法制取碳化硅粉体．经实验表明,最优条件为：锌粉作催化剂,碳硅原子比为4：1,微波功率800W,微波时间30min．该方法制备的碳化硅为3C—SiC晶型,晶粒粒径相对较小．微波辅助碳热还原法具有成本低、产量大、反应时间短、尺寸相对较小,具有工业化应用的前景．     

第三代半导体辐射探测器研究进展

 以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、金刚石等为代表的第三代半导体具有大的禁带宽度、高击穿电场、高饱和电子速率、高热导率以及具有高的位移阈能,耐高温、耐辐照能力,在核装置运行监测、空间探测、高能粒子物理探测等领域具有重要的应用潜力。介绍了第三代半导体的相关性质、辐射探测器主要制备方法以及不同类型辐射探测器的研究进展,展望了第三代半导体在辐射探测方面的发展趋势。提出第三代半导体辐射探测器的出现必然会促进核科学、空间探测、粒子及高能物理等方面的研究,对于国家提升核心竞争力具有重要的推动作用。     

SiC／Cu粉团聚状态对SiC沉积率的影响

采用亚音速火焰喷涂技术制备了SiC/Cu金属基复合材料,研究了碳化硅与铜喷涂前团聚状态对碳化硅沉积率的影响.与未经团聚处理粉相比,SiC/Cu经团聚处理后沉积层中碳化硅沉积率高出1倍多.     

高灵敏度宽禁带半导体紫外探测器

以碳化硅(SiC)和Ⅲ族氮化物为代表的宽禁带半导体是近年来国内外重点研究和发展的新型第三代半导体材料,具有禁带宽度大、导热性能好、电子饱和漂移速度高以及化学稳定性优等特点,用于工作于紫外波段的光探测器件具有显著的材料性能优势.宽禁带半导体紫外探测器的主要应用包括:国防预警、环境监测、化工和生化反应的光谱分析和过程检测、以及天文研究等.本文主要回顾近年来南京大学在此方面开展的一些代表工作,所涉及到的典型器件有:具有极低暗电流的AlGaN基日盲MSM紫外探测器、高量子效率AlGaN基日盲雪崩光电探测器、以及SiC基可见光盲紫外单光子探测器.     

SC—型特种高温导电胶粘剂研究

硅碳棒是由碳化硅(SiC)制成的一种非金属电热元件,这种元件是用于各种高温电阻炉(窑)不可缺少的一种电热体。随着科学技术和工业生产的发展,硅碳棒的应用十分广泛。但是,自1958年投入工业化生产的这种硅碳棒电热元件有着易脆的缺点,在生产、安装、运输及使用过程中易出现断棒破碎而铸成报废。经调查有关厂家,损坏率达5%,加之人造碳化硅(SiC)成本较高,所以,借胶接来修复挽回是必要且较好的办法。     

车用大功率电力电子器件研究进展

 车用电机驱动变流器是电动汽车电机驱动的关键部件,大功率电力电子器件是其核心。对比分析了国内外电动车辆用电机驱动变流器的拓扑结构、变流器控制特点及体积功率密度等关键指标,指出车用电机驱动变流器的技术创新重点在于硅基绝缘栅双极性晶体管(IGBT)芯片及封装技术持续改进碳化硅(SiC)器件的应用。综述了硅基IGBT芯片的演进和IGBT模块封装技术的创新,介绍了碳化硅器件的技术特点。     

高温液态SiC的微观结构特征

碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料,具有高热导率、耐高温性、高发光率、大禁带宽度、抗辐射能力强和化学性质稳定等特性,在航天、电子通讯以及光学等多个领域起着至关重要的作用.实验上很难直接观测高温液态下的SiC中的微观结构,采用分子动力学模拟方法是研究高温液态微观结构的有效方法.本文基于Ter-soff势函数,采用分子动力学...     

关于碳化硅作为超低碳钢连铸结晶器保护渣熔速调节剂的研究

本文研究了碳化硅（SiC）作为保护渣熔速调节剂的特性及作用机理,研究表明,以SiC替代炭质材料可大大降低保护渣对超低碳钢连铸坯的增碳和渗碳量。     

天域半导体:聚焦核心技术攻关推动碳化硅半导体产业发展

第三代半导体碳化硅(SiC)作为典型的宽禁带半导体材料,因其优越的物理特性,非常适合在大功率、高温和高频环境下应用,也是目前产业化程度最高的三代半材料,其产品应用场景已覆盖电源/功率因数校正(PFC)、光伏、新能源汽车/充电桩、风能、轨道交通、智能电网等诸多领域.与传统的硅基器件相比,碳化硅制造出的电力电子器件体积更小...     

宽禁带半导体SiC紫外光电探测器研究进展

紫外光电探测器在天气监测、火灾告警、空间探测、细胞检测以及紫外辐射测量方面有着广泛的应用，具有重要的研究价值.宽带隙半导体碳化硅(SiC)天然具有紫外波段的探测优势.近年来，随着SiC材料与器件技术的不断突破，全球诸多研究小组利用SiC研制出各种高性能紫外光电探测器.本文围绕4种典型结构的SiC紫外探测器，从新结构、新工艺、新材料几个方面总结回顾过去几十年国内外及厦门大学SiC课题组的研究历程与进展，分析目前SiC探测器研究所面临的问题与挑战，并提出相应的解决方案，阐明SiC紫外探测器未来发展的趋势以及重要的应用领域.     

SiC颗粒表面改性对SiCp/Fe烧结及性能的影响

文章通过试验初步探讨了SiC颗粒表面改性对SiCp／Fe复合材料的烧结机制、机械性能及断裂情况的影响．研究表明,在碳化硅复合材料表面化学镀一层镍,能够较好地改善增强体与基体的界面结合,使得碳化硅复合材料的抗弯强度、冲击韧性及宏观硬度均有了明显的提高．     

高温化学气相沉积法生长碳化硅晶体(HTCVD)

研究了SiC晶体高温化学气相沉积生长机理,从Sic晶体高温化学气相沉积生长过程的化学原理、反应条件、反应过程、一般工艺等方面进行探讨,并分析了沉积温度、气体压力、本底真空及各反应气体分压(配比)对SiC单晶生长及其缺陷形成的影响,基于以上分析,得出高温化学气相沉积法生长碳化硅晶体最佳的工艺条件.     

球磨工艺对SiC和Al复合粉质量的影响

采用高能球磨技术制备了SiC和Al复合粉,利用扫描电镜对复合粉进行观察和分析.研究了球磨转速、球磨时间、碳化硅粒度以及SiC与Al质量比对复合粉粒度、均匀性和致密性的影响.结果表明,随着球磨时间的延长或转速的升高,颗粒的细化程度和均匀性都明显增加;采用双粒度的碳化硅颗粒与铝粉混合时,复合粉的致密性和均匀性提高更大.     

SiC表面负载Cu复合材料的制备与表征

基于工业碳化硅(SiC)微粉,采用化学改性法将铜负载于SiC原粉表面,使用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线粉末衍射仪(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)等表征测试方法,分别考察了pH值、Cu负载量、分散介质等因素对改性实验的影响.结果显示:经高温煅烧后,Cu离子以CuO和Cu2O的氧化态形式负载于SiC表面;不同的分散介质、pH值和Cu离子负载量影响以氧化态形式负载到SiC表面的Cu离子分布.     

非平衡分子动力学法模拟计算SiC材料的热导率

为了探究更高效的碳化硅(SiC)材料热导率的模拟方法,应用逆非平衡分子动力学(rNEMD)法及传统非平衡分子动力学(NEMD)法对β晶型SiC(β-SiC)材料的热导率进行模拟计算和对比; 2种方法的模拟过程均先建立横截面尺度小而轴向尺度大的棒状模型,采用周期性边界条件、应用修正嵌入原子法(MEAM)势函数,先后进行正则系综(NVT)的弛豫和微正则系综(NVE)内的动态沿轴向生成温度梯度的过程,分别利用傅里叶定律模拟计算得到SiC材料的热导率。结果表明:2种方法的计算结果均出现热导率随生成温度梯度的材料轴向尺度增加而增大的有限尺度效应,应用倒数拟合的外推法可以计算模拟体系沿轴向为无穷大时的宏观体相β-SiC材料的热导率; r NEMD法具有较高的计算效率,更适合热导率的模拟计算。