F\u00f6r att v\u00e4lja en optimal SiC-polytyp m\u00e5ste man ta h\u00e4nsyn till dess elektriska, termiska och mekaniska prestanda i f\u00f6rh\u00e5llande till den avsedda till\u00e4mpningen. 4H och 6H spelar en viktig roll i applikationer inom kraftelektronik och i tuffa milj\u00f6er.<\/p>\n
F\u00f6roreningar orsakar vanligtvis gitterexpansion, f\u00f6rutom B, N och P som resulterar i gitterkontraktion p\u00e5 cirka -0,51%. F\u00f6roreningar i grupp VA och VIA ockuperar ofta Si-platser eller interstitiella platser f\u00f6r att bilda djupa halvockuperade a1-energiniv\u00e5er n\u00e4ra CBM som orsakar gitterexpansion.<\/p>\n
Den h\u00f6ga v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5gan hos 4H-SiC s\u00e4kerst\u00e4ller effektiv v\u00e4rmeavledning, vilket \u00e4r avg\u00f6rande f\u00f6r att elektroniska enheter ska fungera under extrema driftsf\u00f6rh\u00e5llanden. Dessutom m\u00f6jligg\u00f6r h\u00f6gre switchfrekvenser h\u00f6gre switchfrekvenser som minskar kylbehovet avsev\u00e4rt - vilket g\u00f6r 4H-SiC till ett idealiskt material f\u00f6r h\u00f6geffektselektronik som finns i elfordon och omvandlare f\u00f6r f\u00f6rnybar energi.<\/p>\n
4H-SiC:s breda bandgap och h\u00f6ga genombrottssp\u00e4nning g\u00f6r att det kan hantera stora str\u00f6mmar utan att enhetens temperatur \u00f6kar, medan den l\u00e5ga defektdensiteten g\u00f6r att det klarar h\u00f6gre effektniv\u00e5er och l\u00e5nga kopplingstider, vilket g\u00f6r det till ett idealiskt material f\u00f6r h\u00f6gpresterande applikationer. Dessutom har 4H-SiC \u00f6verl\u00e4gsna mekaniska egenskaper, inklusive str\u00e5lnings- och temperaturbest\u00e4ndighet, samt \u00e4r mycket v\u00e4rmebest\u00e4ndigt.<\/p>\n
Forskarna anv\u00e4nde 3C-SiC-filmer p\u00e5 Si-substrat och dopade dem avsiktligt med bor (B), med koncentrationer p\u00e5 1-2\u00d71019 atomer cm-3; detta var mycket l\u00e4gre \u00e4n i tidigare m\u00e4tningar men den uppm\u00e4tta v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5gan \u00e4r fortfarande h\u00f6g och motsvarar teoretiska f\u00f6ruts\u00e4gelser.<\/p>\n
Resultaten visar att kristallkvalitet och renhet \u00e4r avg\u00f6rande f\u00f6r v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5gan hos WBG-halvledare, s\u00e4rskilt 4H-SiC, och att frekvensberoendet \u00e4r ett utm\u00e4rkt riktm\u00e4rke f\u00f6r att f\u00f6rst\u00e5 hur v\u00e4rme transporteras i dessa halvledare - ett viktigt steg mot att utveckla mer energieffektiva kraftanordningar f\u00f6r elfordon eller andra applikationer.<\/p>\n
Elektronr\u00f6rlighet \u00e4r en av de viktigaste egenskaperna som g\u00f6r kiselkarbid (SiC) till ett attraktivt material f\u00f6r h\u00f6gpresterande enheter, med dubbelt s\u00e5 h\u00f6g elektronr\u00f6rlighet som i N-dopat kisel. Det \u00e4r k\u00e4nt att SiC inneh\u00e5ller stora atomorbitaler som begr\u00e4nsar elektronr\u00f6rligheten och den effektiva massan. F\u00f6r att motverka denna effekt har svaveldopning visat sig vara mycket effektivt f\u00f6r att \u00f6ka orbitalamplituderna j\u00e4mf\u00f6rt med kiselinneh\u00e5llande material. Professor Ryoya Ishikawa vid University of Tokyo har i en ny studie unders\u00f6kt Hall-elektronr\u00f6rligheten i svaveldopad 4H-SiC vid olika temperaturer och givarkoncentrationer med hj\u00e4lp av SiC(1120)-hallbarstrukturer. Resultaten visade att denna r\u00f6rlighet \u00e4r starkt temperaturberoende och n\u00e4ra f\u00f6rknippad med anisotropi i den effektiva massan.<\/p>\n
I denna studie anv\u00e4ndes f\u00f6rsta-principber\u00e4kningar p\u00e5 modeniv\u00e5 f\u00f6r att f\u00f6ruts\u00e4ga de elektroniska transportegenskaperna hos olika SiC-geometrier med och utan belastning, inklusive 4H-SiC under enaxlig belastning. Det visade sig att l\u00e5g h\u00e5lr\u00f6rlighet i 4H-SiC p\u00e5 grund av stora effektiva massor i dess tunga och l\u00e4tta h\u00e5lband samt stark interbandelektron-fononspridning minskade avsev\u00e4rt, men genom att inkludera kvadrupolkorrigeringar i dess elektron-fononinteraktionstensor kan denna effekt f\u00f6rb\u00e4ttras avsev\u00e4rt.<\/p>\n
En metod f\u00f6r att \u00f6ka h\u00e5lr\u00f6rligheten hos 4H-SiC \u00e4r att anv\u00e4nda dess (1120)-yta, som har mindre negativa laddningar \u00e4n SiC med (0001)-yta. Studier har visat att detta tillv\u00e4gag\u00e5ngss\u00e4tt gav 17 g\u00e5nger h\u00f6gre inversionskanalr\u00f6rlighet i SiC MOSFETs j\u00e4mf\u00f6rt med dopad SiC med (0001)-yta.<\/p>\n
4H-kiselkarbidkretsar ger betydligt h\u00f6gre effektt\u00e4thet j\u00e4mf\u00f6rt med motsvarande kiselkretsar tack vare det breda bandgapet, den h\u00f6ga m\u00e4ttnadselektronens drifthastighet och det stora elektriska genomslagsf\u00e4ltet. Dessutom klarar de h\u00f6gre temperaturer och sp\u00e4nningar, vilket ger b\u00e4ttre prestanda och tillf\u00f6rlitlighet.<\/p>\n
4H-SiC MOSFETs har l\u00e5ga on-state-f\u00f6rluster som g\u00f6r dem idealiska f\u00f6r h\u00f6gfrekvensapplikationer, vilket g\u00f6r dem till ett anv\u00e4ndbart alternativ till krafthalvledare av kisel och ger snabbare v\u00e4xlingshastigheter \u00e4n deras motsvarigheter av kisel.<\/p>\n
Att hitta r\u00e4tt SiC-polytyp f\u00f6r varje given applikation \u00e4r av yttersta vikt. F\u00f6r att g\u00f6ra detta p\u00e5 ett effektivt s\u00e4tt m\u00e5ste man noga \u00f6verv\u00e4ga alla elektriska och termiska krav. 4H-SiC v\u00e4ljs ofta n\u00e4r h\u00f6g effektt\u00e4thet och termisk effektivitet \u00e4r av st\u00f6rsta vikt, medan 6H-SiC utm\u00e4rker sig n\u00e4r ljusemission och mekanisk motst\u00e5ndskraft \u00e4r centrala faktorer.<\/p>\n
F\u00f6r att maximera prestandan hos kraftelektronikenheter \u00e4r det viktigt att minska deras on-state-resistans. Detta kan \u00e5stadkommas genom att minska tjockleken p\u00e5 n-lagret och \u00f6ka dopningst\u00e4theten - p\u00e5 s\u00e5 s\u00e4tt kan mer str\u00f6m fl\u00f6da igenom och d\u00e4rmed minska on-state-motst\u00e5ndet samtidigt som sp\u00e4nningstr\u00f6skeln h\u00f6js. F\u00f6r att n\u00e5 en s\u00e5 h\u00f6g str\u00f6mt\u00e4thet kr\u00e4vs dock ytterligare forsknings- och utvecklingsinsatser.<\/p>\n
SiC \u00e4r ett av de mest kemiskt resistenta materialen p\u00e5 jorden och kan motst\u00e5 h\u00f6ga temperaturer samtidigt som det beh\u00e5ller sin styrka och h\u00e5rdhet under extrema f\u00f6rh\u00e5llanden. Dessutom kan SiC motst\u00e5 termisk chock samt syror, alkalier och reaktiva gaser - den starka bindningen mellan kisel och kol skapar exceptionell h\u00e5rdhet, v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga, h\u00f6g dragh\u00e5llfasthet, kemisk stabilitet samt \u00f6verl\u00e4gsen korrosionsbest\u00e4ndighet j\u00e4mf\u00f6rt med liknande material.<\/p>\n
3C-SiC, 4H-SiC och 6H-SiC har alla liknande mekaniska och kemiska egenskaper; de skiljer sig endast \u00e5t n\u00e4r det g\u00e4ller staplingssekvensen f\u00f6r deras tv\u00e5skikt. 4H-SiC uppvisar h\u00f6gre kritisk elektrisk f\u00e4ltstyrka, energit\u00e4thet i bandgapet och m\u00e4ttnadselektronhastighet \u00e4n sina motsvarigheter (3C-SiC och 6H-SiC).<\/p>\n
4H-SiC:s breda bandgap g\u00f6r att den kan arbeta vid h\u00f6ga temperaturer med relativt l\u00e5g specifik on-resistans, vilket g\u00f6r den till en effektiv piezoresistiv trycksensorl\u00f6sning. Dessutom har en rigor\u00f6s metod tagits fram f\u00f6r att analysera dess respons p\u00e5 temperaturvariationer.<\/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… L\u00e4s mer \"4H och 6H SiC-polytyper f\u00f6r kraftelektronik och extrema milj\u00f6er<\/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\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/322","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=322"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/322\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":323,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/322\/revisions\/323"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=322"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=322"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=322"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}