Piikarbidi (SiC) on poikkeuksellinen materiaali, jolla on erinomaiset s\u00e4hk\u00f6iset ja mekaaniset ominaisuudet, mink\u00e4 ansiosta se sopii erityisen hyvin sovelluksiin, joissa vaaditaan suorituskyky\u00e4 korkeissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa ja j\u00e4nnitteiss\u00e4. SiC sopii erityisen hyvin suuritehoisiin ja suurtaajuuksisiin sovelluksiin, joissa l\u00e4mm\u00f6npoisto on olennaisen t\u00e4rke\u00e4\u00e4.<\/p>\n
Atmosf\u00e4\u00e4rist\u00e4 mikroskopiaa (OM) ja laserskannauskonfokaalimikroskopiaa (LSCM) k\u00e4ytettiin etsattujen 4H-SiC-epitaaksikerrosten etsauskuoppien morfologian analysointiin. Paikallisten vuotovirtojen mittaamiseksi suoritettiin tunneloivan atomivoimamikroskopian (TUNA) mittauksia; niiden avulla pystyimme m\u00e4\u00e4ritt\u00e4m\u00e4\u00e4n, millaisia dislokaatioita n\u00e4ytteiss\u00e4mme saattaa esiinty\u00e4.<\/p>\n
SiC tunnetaan erinomaisesta l\u00e4mm\u00f6njohtavuudestaan, jonka ansiosta se jakaa l\u00e4mp\u00f6\u00e4 tehokkaammin ja pident\u00e4\u00e4 elektroniikkalaitteiden suorituskyky\u00e4 ja k\u00e4ytt\u00f6ik\u00e4\u00e4. Yhdistettyn\u00e4 korkeaan sulamisl\u00e4mp\u00f6tilaansa ja j\u00e4ykkyyteens\u00e4 SiC on ihanteellinen materiaali sovelluksiin, joissa vaaditaan l\u00e4mm\u00f6nkest\u00e4vyytt\u00e4 ja samalla poikkeuksellisia l\u00e4mm\u00f6npoistokykyj\u00e4 ymp\u00e4rist\u00f6iss\u00e4, joissa toimintakuormitus on suuri, kuten avaruustason anturilaitteissa tai s\u00e4teilynkest\u00e4v\u00e4ss\u00e4 elektroniikassa.<\/p>\n
Piikarbidin atomitason rakenne on olennaisen t\u00e4rke\u00e4 sen ominaisuuksien kannalta. Sen l\u00e4mm\u00f6njohtavuuteen vaikuttavat useat tekij\u00e4t, kuten hila-hapen ja -typen pitoisuus, huokoisuus, raekokojakauma ja faasimuutokset \u2013 mutta n\u00e4iden tekij\u00f6iden vaikutusten syv\u00e4llinen ymm\u00e4rt\u00e4minen on edelleen rajallista.<\/p>\n
T\u00e4ss\u00e4 tutkimuksessa esitet\u00e4\u00e4n ensimm\u00e4inen systemaattinen mittaus 3C-SiC-massiakiteiden anisotrooppisesta l\u00e4mm\u00f6njohtavuudesta huoneenl\u00e4mp\u00f6tilassa. Mitatut tasosuuntaiset k-arvot ovat yli 50% korkeammat kuin kaupallisesti saatavilla oleville 6H-SiC- ja AlN-kiteille raportoidut arvot; ne ovat toiseksi korkeimmat mink\u00e4 tahansa materiaalin suurikokoisista kiteist\u00e4. Mittausten suorittamiseen kirjoittajat k\u00e4yttiv\u00e4t BO-TDTR-laitetta, jonka modulaatiotaajuus oli 1,9 MHz ja jossa oli 10-kertainen objektiivilinssi.<\/p>\n
CVD-SiC, joka tunnetaan my\u00f6s nimell\u00e4 kemiallisella h\u00f6yrypinnoituksella kasvatettu piikarbidi, on kasvo-keskitetty kuutiollinen monikiteinen piikarbidimuoto, jolla on laaja kaistav\u00e4li ja korkea l\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnite. N\u00e4m\u00e4 ominaisuudet tekev\u00e4t siit\u00e4 ihanteellisen materiaalin tehoelektroniikkalaitteisiin, jotka toimivat korkeissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa ja j\u00e4nnitteiss\u00e4. Lis\u00e4ksi sen poikkeuksellisen alhainen l\u00e4mp\u00f6laajenemiskerroin ja eritt\u00e4in korkea tulenkest\u00e4vyys tekev\u00e4t SiC:st\u00e4 ihanteellisen materiaalin moniin sovelluksiin, kuten t\u00e4htitieteellisten kaukoputkien peileihin.<\/p>\n
Piikarbidi (SiC) tarjoaa lukuisia etuja tehoelektroniikkasovelluksissa. Sen laaja kaistav\u00e4li mahdollistaa laitteiden toiminnan korkeammissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa ja j\u00e4nnitteiss\u00e4, kun taas sen alhainen vikatiheys parantaa suorituskyky\u00e4 \u2013 kaikki n\u00e4m\u00e4 tekij\u00e4t tekev\u00e4t SiC:st\u00e4 houkuttelevan vaihtoehdon piipohjaisille (Si) tehoelektroniikkalaitteille. SiC:n ainutlaatuiset materiaaliominaisuudet on kuitenkin otettava huomioon suunniteltaessa ja valmistettaessa puolijohdekomponentteja, joissa k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n SiC:t\u00e4; esimerkiksi sen kiderakenne vaikuttaa sek\u00e4 suorituskykyyn ett\u00e4 l\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnitteeseen; t\u00e4m\u00e4n tyyppisi\u00e4 komponentteja suunniteltaessa 4H-SiC:n ja 6H-SiC:n atomij\u00e4rjestykset eroavat toisistaan, mik\u00e4 aiheuttaa eroja fysikaalisissa ja elektronisissa ominaisuuksissa, jotka on otettava huomioon niiden suunnittelussa tai valmistuksessa, jotta voidaan varmistaa niiden optimaalinen k\u00e4ytt\u00f6, kun niit\u00e4 suunnitellaan piit\u00e4 k\u00e4ytt\u00e4vien tehoelektroniikkakomponenttien korvaajiksi.<\/p>\n
SiC-bipolaaristen tehoelektroniikkakomponenttien l\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnite riippuu kahdesta muuttujasta: j\u00e4nnitteenestokerroksen paksuudesta ja dopingpitoisuudesta. Ohuemmat estokerrokset pienent\u00e4v\u00e4t vastusta, kun taas voimakkaammin seostetut kerrokset nostavat l\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnitett\u00e4. Littelfuse on kehitt\u00e4nyt tilamodifioidun Junction Termination Extension (JTE) -rakenteen, jonka mitat ja seostuspitoisuus on sovitettu parantamaan SiC-bipolaaritransistorien suorituskyky\u00e4.<\/p>\n
Bipolaaritransistorin l\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnitteen nostamiseksi sen JTE-rakenne passivoitiin kerrostamalla siihen SiO\u2082-kerros, joka hehkutettiin NO-ilmakeh\u00e4ss\u00e4. T\u00e4m\u00e4 paransi pintarekombinaatiota ja mahdollisti 23 kV:n maksimil\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnitteen \u2013 mik\u00e4 tarjoaa bipolaaritransistorille nyt mahdollisuuden suuritehoisiin sovelluksiin.<\/p>\n
Piikarbidi on eritt\u00e4in kova, kemiallisesti kest\u00e4v\u00e4 materiaali, jolla on erinomainen l\u00e4mm\u00f6njohtavuus ja jota k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n laajalti elektroniikkalaitteissa ja valodiodissa (LED). Vaikka luonnollista moissanittia voi toisinaan esiinty\u00e4 meteoriiteissa, korundiesiintymiss\u00e4 tai kimberliiteissa, suurin osa maailmanlaajuisesti myyt\u00e4v\u00e4st\u00e4 piikarbidista on synteettist\u00e4; sen suuri kovuus ja l\u00e4mm\u00f6nkest\u00e4vyys tekev\u00e4t siit\u00e4 houkuttelevan materiaalivalinnan kaukoputkien peileihin.<\/p>\n
Piikarbidia on kahta p\u00e4\u00e4tyyppi\u00e4: alfa- ja beeta-muoto. Alfa-muoto, jolla on wurtsiittikiteinen rakenne, on selv\u00e4sti suosituin tyyppi, kun taas sinkkiblendi on v\u00e4hemm\u00e4n yleinen. Viel\u00e4 viime aikoihin asti beeta-muotoa k\u00e4ytettiin harvoin kaupallisesti korkean l\u00e4mp\u00f6tilan sovelluksissa, mutta nyky\u00e4\u00e4n siit\u00e4 on tullut houkutteleva vaihtoehto.<\/p>\n
4H-SiC ja 6H-SiC eroavat toisistaan p\u00e4\u00e4asiassa kiderakenteensa osalta. Molemmilla polytyypeill\u00e4 on kuusikulmainen kiderakenne, mutta niiden kerrosten pinoamisj\u00e4rjestyksess\u00e4 voi olla hienoisia eroja, mik\u00e4 johtaa siihen, ett\u00e4 n\u00e4iden kahden polytyypin hilavakiot ja s\u00e4hk\u00f6iset ominaisuudet eroavat toisistaan.<\/p>\n
4H-SiC:n jo ennest\u00e4\u00e4n alhaista resistiivisyytt\u00e4 voidaan edelleen parantaa v\u00e4hent\u00e4m\u00e4ll\u00e4 virhetiheytt\u00e4 joko pienent\u00e4m\u00e4ll\u00e4 ep\u00e4puhtauspitoisuuksia tai k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 matalal\u00e4mp\u00f6tilaisia kasvutekniikoita tai optimoimalla etsausprosessia myrkyllisten HF-reagenssien k\u00e4yt\u00f6n minimoimiseksi.<\/p>\n
Piikarbidi on laajakaistainen puolijohdemateriaali, joka kest\u00e4\u00e4 korkeita l\u00e4mp\u00f6tiloja ja j\u00e4nnitteit\u00e4 poikkeuksellisen l\u00e4mp\u00f6stabiilisuutensa ansiosta. T\u00e4m\u00e4n ansiosta materiaali soveltuu jopa vaativiin sovelluksiin, kuten tehoelektroniikkaan. Lis\u00e4ksi piikarbidin korkea elektronien liikkuvuus mahdollistaa nopeat kytkent\u00e4nopeudet, mink\u00e4 vuoksi se on erinomainen valinta tehokytkimiin, diodeihin ja tasasuuntaajiin.<\/p>\n
Piikarbidia esiintyy useina polytyyppein\u00e4, joista jokaisella on omat ainutlaatuiset ominaisuutensa. N\u00e4ist\u00e4 tyypeist\u00e4 4H-SiC erottuu edukseen poikkeuksellisten s\u00e4hk\u00f6isten ja mekaanisten ominaisuuksiensa ansiosta; n\u00e4iden varianttien joukossa sit\u00e4 pidet\u00e4\u00e4n yhten\u00e4 edistyneimmist\u00e4 polytyypeist\u00e4 sen kuusikulmaisen kidehilan ansiosta, kun taas 6H-SiC muodostaa kuutiomaisen kidehilan.<\/p>\n
4H-SiC:ss\u00e4 esiintyvill\u00e4 ep\u00e4puhtauksilla on valtava vaikutus sen suorituskykyyn; niiden luonne ja vaikutukset ovat kuitenkin edelleen huonosti ymm\u00e4rrettyj\u00e4. T\u00e4m\u00e4n tiedonpuutteen korjaamiseksi suoritettiin ensimm\u00e4isten periaatteiden mukaisia muodostumisenergian laskelmia, joiden avulla kehitettiin kattava tietokanta 4H-SiC:n ep\u00e4puhtauspaikoista; tietokanta sis\u00e4lt\u00e4\u00e4 muun muassa tietoa hilav\u00e4\u00e4ristym\u00e4st\u00e4, liukoisuustasoista, varauksen siirtym\u00e4tasoista jne.<\/p>\n
Toissijaisten ionien massaspektrometriaa k\u00e4ytettiin 4H-SiC-n\u00e4ytteiden Si-substraatin ja kasvupinnan l\u00e4heisyydess\u00e4 sijaitsevien O-, B- ja N-tiheyksien syvyysprofiilien analysointiin, ja sen avulla havaittiin, ett\u00e4 suurin osa ep\u00e4puhtauksista aiheutti hilan laajenemista, kun taas ainoastaan B- ja N-atomit johtivat hilan supistumiseen noin 0,51%.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide (SiC) is an exceptional material with remarkable electrical and mechanical properties, making it especially suitable for applications that demand performance at elevated temperatures and voltages. SiC is particularly well suited to high-power and high-frequency applications where heat dissipation is essential. Atmospheric microscopy (OM) and laser scanning confocal microscopy (LSCM) were employed to analyze… Lue lis\u00e4\u00e4 \u00bb4H- ja 6H-piikarbidin edut tehoelektroniikassa<\/span><\/a><\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"","neve_meta_content_width":0,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-258","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/258","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=258"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/258\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":259,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/258\/revisions\/259"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=258"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=258"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=258"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}