4H sic:s unika kristallstruktur och fysikaliska egenskaper gör att den ger många möjligheter för halvledartillämpningar, från högeffektselektronik till utveckling av resonatorer för extrema miljöer. 4H sic ligger fortfarande i framkant när det gäller teknisk utveckling tack vare sina centrala egenskaper som fortsätter att bana väg framåt.
Li och grupp VA-föroreningar orsakar gitterexpansion medan B, N och P-föroreningar skapar gitterkontraktion genom att ockupera interstitiella platser och producera djupa 1/4 ockuperade energinivåer nära CBM.
Hög värmeledningsförmåga
Valet av en optimal kiselkarbidpolytyp för applikationer med termisk verkningsgrad kan vara avgörande. Det görs utifrån en utvärdering av elektriska, termiska och mekaniska krav i förhållande till en applikation - i sådana situationer utmärker sig 4H SiC tack vare sitt breda bandgap och höga elektronrörlighet medan 6H-SiC utmärker sig genom exceptionell hårdhet och kemisk beständighet.
Både 4H och 6H SiC har exceptionella egenskaper för applikationer inom kraftelektronik, vilket gör dem till det självklara valet. En viktig skillnad mellan de två polytyperna ligger i deras kristallstrukturer: 4H SiC har en hexagonal kristallstruktur medan 6H-SiC har en mer komplex ABAB-staplingssekvens. Dessa skillnader påverkar atomtäthet, defektfördelning och kristalltillväxtprocesser samt egenskaper som är unika för varje polytyp.
4H-SiC är utmärkt för transport av fononer och har överlägsen värmeledningsförmåga i både c-axeln och basalplanet jämfört med 6H-SiC, vilket gör den mer lämplig för applikationer som kräver högre krav på termisk hantering, t.ex. strömbrytare och rymdelektronik.
Temperaturberoende värmeledningsförmåga mättes med femtosekundlaserbaserad tidsdomän-termoreflektans (TDTR). Temperaturberoende specifika värmekapaciteter beräknades med ekvation 2 och visade sig minska monotont med temperaturhöjningen; V-dopade prover närmar sig dem för prover med hög renhet samtidigt som de är större än motsvarigheter av N-typ.
Hög elektronrörlighet
4H-kiselkarbidens bredare bandgap gör den idealisk för användning i högfrekvens- och effektenheter, medan den låga koncentrationen av djupa defekter gör att den tål högre temperaturer och spänningar samtidigt som den erbjuder snabb bärartransport vilket bidrar till enheternas prestanda och effektivitet.
4h sic är ett idealiskt material för kraftelektronik och fordonskomponenter tack vare sitt breda bandgap och höga elektronrörlighet, som fungerar vid högre temperaturer och spänningar än kiselkomponenter, vilket minskar läckströmmen och ökar enhetens effektivitet. Dessutom gör materialets breda bandgap att det kan absorbera mer energi från elektromagnetiska fält, vilket minskar förluster orsakade av elektron-fononinteraktioner och i slutändan bidrar till att minimera förluster i samband med elektron-fononinteraktioner.
Forskare som utför forskning som publiceras i Advances in Engineering genomförde experiment för att mäta Hall-elektronrörlighet vinkelrätt och parallellt med c-axeln vid olika temperaturer och dopningsnivåer med hjälp av Hall-barstrukturer på 4H-SiC(1120)-epitaxialskikt, samt beräkningar enligt första principen för att beräkna elektronens effektiva massa och driftrörlighetens anisotropi.
Teamet upptäckte att hålrörligheten ökar när dopningsnivåerna minskar och att en ojämn effektiv massa hos elektronerna bidrar till ett ojämnt mönster för driftrörlighet, vilket ger en möjlighet att förbättra SiC:s hålrörlighet. Dessa resultat ger lovande hopp eftersom de visar hur man kan öka hålrörligheten med praktiska medel.
Hög effekttäthet
4h sic:s breda bandgap gör att den kan arbeta vid högre temperaturer och spänningar, vilket möjliggör elektroniska enheter med hög effekttäthet. För att fullt ut kunna utnyttja dessa potentiella tillämpningar måste man dock utveckla förpackningsmaterial som tål både temperatur och strömtäthet och som dessutom kan avlägsna värme snabbt.
Forskare har nyligen konstruerat 4H-SiC MESFETs med enkla drainfingrar och dubbla gatefingrar, som ger en effekttäthet på upp till 1,9 W/mm vid 3 GHz - betydligt mer än traditionella tvåkanaliga SiC MESFETs. Dessutom uppvisar deras enheter utmärkt stabilitet vid genomslagsspänning samt termisk stabilitet vid ström.
Utmärkt kemisk resistens
Kemikalieresistens hos plastmaterial avser deras förmåga att förbli fysiskt och strukturellt sunda när de utsätts för kemikalier, och denna kvalitet bestäms av ett materials kemiska formel. Högkvalitativ plast tål många olika flytande kemiska föreningar utan att drabbas av nedbrytnings- eller svällningsproblem.
Plaster som PTFE (ofta kallat teflon) har utmärkt kemisk beständighet mot syror som saltsyra, svavelsyra och salpetersyra samt organiska lösningsmedel som aceton och bensen - vilket gör dem lämpliga för många tillämpningar inom industri och medicinsk utrustning.
Kiselkarbid har utmärkt kemisk stabilitet. Den angrips inte lätt av syror, alkalier, organiska lösningsmedel och de flesta starka oxidationsmedel och syror; dess hårdhet ger god nötnings- och reptålighet vilket gör den lämplig för mekanisk användning i tuffa miljöer.
Bärarrörligheten i SiC 4H-kanalen påverkas relativt lite av temperaturen, vilket gör dess piezoresistiva trycksensorer mer tillförlitliga i tuffa kemiska miljöer än deras konventionella motsvarigheter, eftersom de kan användas vid högre temperaturer utan att känsligheten eller prestandan försämras.
Swedish 
English