La s\u00e9lection d'un polytype de SiC optimal n\u00e9cessite la prise en compte de ses performances \u00e9lectriques, thermiques et m\u00e9caniques en fonction de l'application vis\u00e9e. Les 4H et 6H jouent un r\u00f4le essentiel dans les applications d'\u00e9lectronique de puissance et les environnements difficiles.<\/p>\n
Les impuret\u00e9s provoquent g\u00e9n\u00e9ralement une expansion du r\u00e9seau, \u00e0 l'exception de B, N et P qui entra\u00eenent une contraction du r\u00e9seau d'environ -0,51%. Les impuret\u00e9s des groupes VA et VIA occupent souvent des sites Si ou des sites interstitiels pour former des niveaux d'\u00e9nergie a1 profonds \u00e0 moiti\u00e9 occup\u00e9s pr\u00e8s des CBM qui provoquent l'expansion du r\u00e9seau.<\/p>\n
La conductivit\u00e9 thermique \u00e9lev\u00e9e du 4H-SiC garantit une dissipation efficace de la chaleur, ce qui est essentiel pour maintenir les dispositifs \u00e9lectroniques soumis \u00e0 des contraintes op\u00e9rationnelles extr\u00eames. En outre, des fr\u00e9quences de commutation plus \u00e9lev\u00e9es permettent de r\u00e9duire consid\u00e9rablement les besoins en refroidissement, ce qui fait du 4H-SiC un mat\u00e9riau id\u00e9al pour l'\u00e9lectronique de haute puissance que l'on trouve dans les v\u00e9hicules \u00e9lectriques et les convertisseurs d'\u00e9nergie renouvelable.<\/p>\n
La large bande interdite et la tension de claquage \u00e9lev\u00e9e du 4H-SiC lui permettent de g\u00e9rer des courants importants sans augmenter la temp\u00e9rature des dispositifs, tandis que sa faible densit\u00e9 de d\u00e9fauts lui permet de supporter des niveaux de puissance plus \u00e9lev\u00e9s et des temps de commutation plus longs, ce qui en fait le mat\u00e9riau id\u00e9al pour les applications \u00e0 haute performance. En outre, le 4H-SiC pr\u00e9sente des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques sup\u00e9rieures, notamment une r\u00e9sistance aux radiations et \u00e0 la temp\u00e9rature, ainsi qu'une r\u00e9sistance thermique \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n
Les chercheurs ont utilis\u00e9 des films de 3C-SiC sur des substrats de Si et les ont intentionnellement dop\u00e9s au bore (B), avec des concentrations de 1 \u00e0 2\u00d71019 atomes cm-3 ; ces concentrations \u00e9taient beaucoup plus faibles que dans les mesures pr\u00e9c\u00e9dentes, mais la conductivit\u00e9 thermique mesur\u00e9e reste \u00e9lev\u00e9e et correspond aux pr\u00e9dictions th\u00e9oriques.<\/p>\n
Ces r\u00e9sultats d\u00e9montrent que la qualit\u00e9 et la puret\u00e9 des cristaux sont essentielles pour d\u00e9terminer la conductivit\u00e9 thermique des semi-conducteurs WBG, en particulier du 4H-SiC, la d\u00e9pendance \u00e0 la fr\u00e9quence \u00e9tant un excellent point de r\u00e9f\u00e9rence pour comprendre comment la chaleur se propage dans ces semi-conducteurs - une \u00e9tape essentielle pour d\u00e9velopper des dispositifs d'alimentation plus efficaces sur le plan \u00e9nerg\u00e9tique pour les v\u00e9hicules \u00e9lectriques (VE) ou d'autres applications.<\/p>\n
La mobilit\u00e9 des \u00e9lectrons est l'une des principales propri\u00e9t\u00e9s qui font du carbure de silicium (SiC) un mat\u00e9riau int\u00e9ressant pour les dispositifs \u00e0 haute performance, avec une mobilit\u00e9 des \u00e9lectrons deux fois plus \u00e9lev\u00e9e que celle trouv\u00e9e dans le silicium dop\u00e9 \u00e0 l'azote. Le carbure de silicium est connu pour contenir de grandes orbitales atomiques qui limitent la mobilit\u00e9 des \u00e9lectrons et la masse effective. Pour contrer cet effet, le dopage au soufre s'est av\u00e9r\u00e9 tr\u00e8s efficace pour augmenter les amplitudes orbitales par rapport aux mat\u00e9riaux contenant du silicium. Le professeur Ryoya Ishikawa de l'universit\u00e9 de Tokyo a men\u00e9 une nouvelle \u00e9tude sur la mobilit\u00e9 des \u00e9lectrons de Hall dans le 4H-SiC dop\u00e9 au soufre \u00e0 diff\u00e9rentes temp\u00e9ratures et concentrations de donneurs en utilisant des structures de barres de Hall en SiC(1120). Leurs r\u00e9sultats ont d\u00e9montr\u00e9 que cette mobilit\u00e9 d\u00e9pend fortement de la temp\u00e9rature et qu'elle est \u00e9troitement associ\u00e9e \u00e0 l'anisotropie de la masse effective.<\/p>\n
Cette \u00e9tude a utilis\u00e9 des calculs de principes premiers au niveau du mode pour pr\u00e9dire les propri\u00e9t\u00e9s de transport \u00e9lectronique de diff\u00e9rentes g\u00e9om\u00e9tries de SiC avec et sans d\u00e9formation, y compris le 4H-SiC soumis \u00e0 une d\u00e9formation uniaxiale. Il a \u00e9t\u00e9 constat\u00e9 que la faible mobilit\u00e9 des trous dans le 4H-SiC, due \u00e0 des masses effectives importantes dans ses bandes de trous lourdes et l\u00e9g\u00e8res ainsi qu'\u00e0 une forte diffusion interbande des \u00e9lectrons-phonons, \u00e9tait consid\u00e9rablement r\u00e9duite, bien qu'en incluant des corrections quadrupolaires \u00e0 son tenseur d'interaction \u00e9lectron-phonon, cet effet puisse \u00eatre grandement am\u00e9lior\u00e9.<\/p>\n
L'une des m\u00e9thodes permettant d'accro\u00eetre la mobilit\u00e9 des trous du SiC 4H consiste \u00e0 utiliser sa face (1120), qui contient moins de charges n\u00e9gatives que la face (0001) du SiC. Des \u00e9tudes ont montr\u00e9 que cette approche permettait d'obtenir une mobilit\u00e9 du canal d'inversion 17 fois sup\u00e9rieure dans les MOSFET en SiC par rapport aux SiC dop\u00e9s \u00e0 face (0001).<\/p>\n
Les dispositifs en carbure de silicium 4H offrent une densit\u00e9 de puissance nettement sup\u00e9rieure \u00e0 celle de leurs homologues en silicium, gr\u00e2ce \u00e0 leur large bande interdite, \u00e0 leur vitesse de d\u00e9rive des \u00e9lectrons \u00e0 saturation \u00e9lev\u00e9e et \u00e0 leur champ de claquage \u00e9lectrique important. En outre, ils peuvent supporter des temp\u00e9ratures et des tensions plus \u00e9lev\u00e9es, ce qui am\u00e9liore les performances et la fiabilit\u00e9.<\/p>\n
Les MOSFETs 4H-SiC pr\u00e9sentent de faibles pertes \u00e0 l'\u00e9tat passant qui les rendent id\u00e9aux pour les applications \u00e0 haute fr\u00e9quence, ce qui en fait une alternative utile aux semi-conducteurs de puissance en silicium et permet des vitesses de commutation plus rapides que leurs homologues en silicium.<\/p>\n
Il est de la plus haute importance de choisir le polytype de SiC appropri\u00e9 pour une application donn\u00e9e. Le 4H-SiC est souvent choisi lorsque la densit\u00e9 de puissance et l'efficacit\u00e9 thermique sont primordiales, tandis que le 6H-SiC excelle lorsque l'\u00e9mission de lumi\u00e8re et la r\u00e9silience m\u00e9canique sont des consid\u00e9rations centrales.<\/p>\n
Pour maximiser les performances des dispositifs \u00e9lectroniques de puissance, il est essentiel de r\u00e9duire leur r\u00e9sistance \u00e0 l'\u00e9tat passant. Cela peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 en diminuant l'\u00e9paisseur de la couche n et en augmentant la densit\u00e9 de dopage - cela permettra de faire circuler plus de courant et donc de diminuer la r\u00e9sistance \u00e0 l'\u00e9tat passant tout en augmentant le seuil de tension. Toutefois, pour atteindre une densit\u00e9 de courant aussi \u00e9lev\u00e9e, il faudra poursuivre les efforts de recherche et de d\u00e9veloppement.<\/p>\n
Le SiC est l'un des mat\u00e9riaux les plus chimiquement r\u00e9sistants sur Terre, capable de supporter des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es tout en conservant sa solidit\u00e9 et sa duret\u00e9 dans des conditions extr\u00eames. En outre, le SiC peut r\u00e9sister aux chocs thermiques ainsi qu'aux acides, aux alcalis et aux gaz r\u00e9actifs. Sa forte liaison entre le silicium et le carbone lui conf\u00e8re une duret\u00e9 exceptionnelle, une conductivit\u00e9 thermique, une grande r\u00e9sistance \u00e0 la traction, une stabilit\u00e9 chimique ainsi qu'une r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion sup\u00e9rieure \u00e0 celle d'autres mat\u00e9riaux similaires.<\/p>\n
Le 3C-SiC, le 4H-SiC et le 6H-SiC poss\u00e8dent tous des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et chimiques similaires ; ils ne diff\u00e8rent qu'en termes de s\u00e9quence d'empilement de leurs bicouches. Le 4H-SiC pr\u00e9sente des intensit\u00e9s de champ \u00e9lectrique critique, des densit\u00e9s d'\u00e9nergie de bande interdite et des vitesses d'\u00e9lectrons de saturation plus \u00e9lev\u00e9es que ses homologues (3C-SiC et 6H-SiC).<\/p>\n
La large bande interdite du 4H-SiC lui permet de fonctionner \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es avec une r\u00e9sistance sp\u00e9cifique \u00e0 l'enclenchement relativement faible, ce qui en fait une solution efficace pour les capteurs de pression pi\u00e9zor\u00e9sistifs. En outre, une m\u00e9thode rigoureuse a \u00e9t\u00e9 mise au point pour analyser sa r\u00e9ponse aux variations de temp\u00e9rature.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Selecting an optimal SiC polytype requires taking into account its electrical, thermal and mechanical performance in relation to its intended application. 4H and 6H play an essential part in power electronics applications and harsh environments. Impurities typically cause lattice expansion, except B, N and P which result in lattice contraction of approximately -0.51%. Group VA… Lire la suite »Polytypes SiC 4H et 6H pour l'\u00e9lectronique de puissance et les environnements extr\u00eames<\/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-322","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/322","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=322"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/322\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":323,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/322\/revisions\/323"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=322"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=322"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=322"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}