Kiselkarbid (SiC) har \u00f6verl\u00e4gsna elektriska och mekaniska egenskaper, vilket g\u00f6r det till ett eftertraktat material f\u00f6r applikationer som h\u00f6geffektsstr\u00f6mst\u00e4llare och rymdelektronik. Dessutom m\u00f6jligg\u00f6r det breda bandgapet och den termiska stabiliteten effektiv prestanda vid f\u00f6rh\u00f6jda temperaturer och sp\u00e4nningar.<\/p>\n
SiC \u00e4r allm\u00e4nt k\u00e4nt f\u00f6r sin exceptionella mekaniska styrka och h\u00e5rdhet, sin t\u00e5lighet i tuffa milj\u00f6er som h\u00f6gtemperatursensorer, str\u00e5lningst\u00e5lig elektronik och str\u00e5lningsskyddande applikationer, samt f\u00f6r sin motst\u00e5ndskraft mot korrosion i milj\u00f6n.<\/p>\n
4H kiselkarbids \u00f6verl\u00e4gsna v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga p\u00e5 1,89 milliWatt per K-1 g\u00f6r den till ett idealiskt material f\u00f6r elektroniska och mekaniska applikationer som arbetar vid f\u00f6rh\u00f6jda temperaturer och sp\u00e4nningar, t.ex. kraft- eller RF-enheter som m\u00e5ste arbeta vid h\u00f6gre frekvenser utan att \u00f6ka komponentstorleken eller riskera \u00f6verhettningsfel. Dess termiska egenskaper g\u00f6r 4H kiselkarbid idealiskt f\u00f6r avancerade elektroniska och mekaniska enheter som arbetar under tuffa milj\u00f6f\u00f6rh\u00e5llanden, inklusive temperaturer som \u00f6verstiger 100Kdeg.<\/p>\n
V\u00e4rmekonduktiviteten m\u00e4ttes p\u00e5 3C-SiC-bulkkristaller i waferskala med TDTR-tekniken med 5x objektiv och 9,3 MHz modulationsfrekvens p\u00e5 prover som hade kylts till rumstemperatur med ett objektiv med 5x f\u00f6rstoring och 9,3 MHz modulationsfrekvens, med l\u00e5gfrekvensm\u00e4tningar i l\u00e4ngsg\u00e5ende riktning som varierade beroende p\u00e5 t\u00f6jning i drag- eller tryckriktning. Vid l\u00e5ga frekvenser med tryckande t\u00f6jning var fononernas grupphastighet konstant, medan den minskade kontinuerligt med \u00f6kande t\u00f6jningsniv\u00e5er.<\/p>\n
F\u00f6r att unders\u00f6ka effekten av f\u00f6rorening X p\u00e5 v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5gan hos 3C-SiC, dopade vi den avsiktligt med B i koncentrationer fr\u00e5n 1-2\u00d71019 atomer cm-3 och m\u00e4tte dess v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga. Resultaten visade att B-f\u00f6roreningar minskade v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5gan avsev\u00e4rt, vilket f\u00f6rutsp\u00e5ddes av f\u00f6rsta principber\u00e4kningar.<\/p>\n
Figur 2a visar djupprofiler av atomt\u00e4theter av O, N och B p\u00e5 en 3C-SiC-tillv\u00e4xtyta och ett Si-substrat efter sekund\u00e4rjonsputtering, i termer av t\u00e4theter av O, N och B och dopningskoncentrationer som k\u00e4nnetecknas av dopningsenergier (mSi, mC och mX) ber\u00e4knade med ShengBTE-metoden med 36x36q-maskstorlek och breddningsfaktor p\u00e5 0,149 f\u00f6r N- respektive B-dopningskoncentrationer. Dopningsenergier ger ytterligare detaljer eftersom dopningskoncentrationer anger dopningskoncentrationer som dopningsenergier (mSi, mC och mX). Dopningsenergier anger koncentrationer f\u00f6r dopning (N- och B-dopade omr\u00e5den) dopningskoncentrationer beskrivs av dopningsenergier ber\u00e4knade fr\u00e5n bildningsenergier ber\u00e4knade med ShengBTE-metoden ber\u00e4kningar ber\u00e4knade fr\u00e5n bildningsenergier ber\u00e4knade fr\u00e5n f\u00f6roreningar bildningsenergier ber\u00e4knade fr\u00e5n bildningsenergier med hj\u00e4lp av bildningsenergi ber\u00e4kningar p\u00e5 substrat med hj\u00e4lp av ShengBTE-metoden med 36 q-maskor med breddningsfaktor 0,149.<\/p>\n
4H kiselkarbid har inte bara \u00f6verl\u00e4gsna mekaniska egenskaper, utan \u00e4ven utm\u00e4rkt elektrisk och termisk ledningsf\u00f6rm\u00e5ga, vilket g\u00f6r det till ett utm\u00e4rkt material f\u00f6r applikationer d\u00e4r h\u00f6ga sp\u00e4nningar och effektt\u00e4theter \u00e4r kritiska. Dess \u00f6verl\u00e4gsna elektronr\u00f6rlighet och m\u00e4ttnadselektronhastighet m\u00f6jligg\u00f6r effektiv drift vid f\u00f6rh\u00f6jda temperaturer och sp\u00e4nningar, vilket g\u00f6r det l\u00e4mpligt f\u00f6r elfordon, system f\u00f6r f\u00f6rnybar energi, rymdelektronik samt laddningsinfrastruktur f\u00f6r elfordon. Slutligen underl\u00e4ttar dess anm\u00e4rkningsv\u00e4rda v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga \u00f6verl\u00e4gsen v\u00e4rmeavledning vilket s\u00e4kerst\u00e4ller enhetens livsl\u00e4ngd.<\/p>\n
Man b\u00f6r komma ih\u00e5g att 4H SiC inte \u00e4r isotropiskt - vilket inneb\u00e4r att dess materialparametrar skiljer sig \u00e5t b\u00e5de l\u00e4ngs c-axeln och vinkelr\u00e4tt mot den p\u00e5 grund av dess hexagonala polytypstruktur, som best\u00e5r av dubbla lager.<\/p>\n
F\u00f6roreningar spelar en viktig roll i utformningen av de elektriska, optiska och mekaniska egenskaperna hos 4H SiC. Beroende p\u00e5 platsval och atomradie kan f\u00f6roreningar antingen expandera eller kontrahera SiC-kristallgittret, vilket f\u00f6r\u00e4ndrar fononernas spridningsm\u00f6nster och de elektroniska bandstrukturerna.<\/p>\n
F\u00f6roreningar spelar en viktig roll f\u00f6r l\u00f6sligheten hos 4H SiC i olika dielektrika material. Det \u00e4r allm\u00e4nt k\u00e4nt att l\u00f6sligheten beror p\u00e5 skillnader mellan f\u00f6roreningens atomradie och v\u00e4rdatomens kisel- eller kolatomradie; st\u00f6rre skillnader leder till minskad l\u00f6slighet.<\/p>\n
F\u00f6roreningar spelar en viktig roll n\u00e4r det g\u00e4ller att forma de elektriska, optiska och mekaniska egenskaperna hos 4H-SiC-material. F\u00f6roreningar kan uppta antingen Si- eller C-gitterplatser eller interstitiella positioner beroende p\u00e5 deras f\u00f6redragna plats och storlek; beroende p\u00e5 deras n\u00e4rvaro eller fr\u00e5nvaro i 4H-SiC-material resulterar detta i antingen gitterf\u00f6rvr\u00e4ngningar eller l\u00f6slighetsproblem som har en enorm inverkan p\u00e5 dess struktur och egenskaper.<\/p>\n
Med hj\u00e4lp av en modifierad Kolsky bar-teknik studerade vi den dynamiska tryckdeformationen och skadebeteendet hos tv\u00e5 hexagonala polytyper (4H och 6H-SiC), tillsammans med deras kopplade elektriska respons, som uppvisar liknande skadeutveckling och tr\u00f6skelbeteende f\u00f6r elektrisk respons.<\/p>\n
En omfattande upps\u00e4ttning elastiska konstanter best\u00e4mdes f\u00f6r det epitaxiella n-typskiktet av 4H-SiC med en ny metod som anv\u00e4nder viktat medelv\u00e4rde av felber\u00e4kningar fr\u00e5n t\u00e4thetsfunktionalteori, vilket ger en betydande minskning av os\u00e4kerheten.<\/p>\n
En effektiv heuristisk metod har tagits fram f\u00f6r att best\u00e4mma elasticitetskonstanter f\u00f6r kiselkarbid med hj\u00e4lp av en medelv\u00e4rdesprincip liknande den som anv\u00e4nds f\u00f6r kemiska molekylorbitalber\u00e4kningar. Denna heuristiska metod m\u00f6jligg\u00f6r noggranna m\u00e4tningar av elasticitetskonstanter i ett brett spektrum av material, inklusive kiselkarbid; s\u00e4rskilt f\u00f6rdelaktigt f\u00f6r att karakterisera dess egenskaper av n-typ mer exakt p\u00e5 senare tid.<\/p>\n
4H-SiC:s breda bandgap m\u00f6jligg\u00f6r effektiva ickelinj\u00e4ra optiska egenskaper som frekvensomvandling och generering av icke-klassiska ljustillst\u00e5nd, vilket g\u00f6r det l\u00e4mpligt f\u00f6r lasrar och andra optiska enheter, s\u00e4rskilt som ett v\u00e4rdmaterial f\u00f6r solid state atomic defect qubits som anv\u00e4nds inom kvantber\u00e4kningar och kommunikation.<\/p>\n
4H-SiC har ocks\u00e5 starka magnetiska egenskaper, vilket g\u00f6r den l\u00e4mplig f\u00f6r magnetoelektronik och datalagringsapplikationer. Den \u00f6verl\u00e4gsna v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5gan och det breda bandgapet g\u00f6r den dessutom till ett utm\u00e4rkt halvledarval f\u00f6r kraftelektroniktill\u00e4mpningar. 4H-SiC:s \u00f6verl\u00e4gsna fysiska egenskaper och olinj\u00e4ra optiska egenskaper g\u00f6r det ocks\u00e5 till en lovande kandidat f\u00f6r anv\u00e4ndning i mikroelektroniska komponenter och MEMS-enheter.<\/p>\n
F\u00f6r att fullt ut f\u00f6rst\u00e5 SiC:s komplexa beteende \u00e4r det viktigt att ta h\u00e4nsyn till alla dominerande f\u00f6roreningar i systemet - detta inkluderar deras atomkonfigurationer, fononegenskaper och interaktioner med kristallgitteret. Till exempel visar ber\u00e4kningar enligt f\u00f6rsta principen att B-dopning kan leda till betydande gitterf\u00f6rvr\u00e4ngning (se fig 3); detta fenomen tros bero p\u00e5 att ett tomt e-tillst\u00e5nd bildas i kristallen som konkurrerar med vakuumbundna tillst\u00e5nd om resurser och d\u00e4rmed f\u00f6rvr\u00e4nger dess gitterstruktur.<\/p>\n
Dopantinducerad distorsion av gitterstrukturer manifesteras vanligtvis som en f\u00f6rskjutning av det grundl\u00e4ggande transversella elektriska (TE) l\u00e4get. F\u00f6r att optimera denna f\u00f6rskjutning m\u00e5ste temperaturinst\u00e4llningen genomf\u00f6ras noggrant f\u00f6r att balansera defektens energiniv\u00e5er och uppn\u00e5 optimal spektral f\u00f6rskjutning av TE-l\u00e4get.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon Carbide (SiC) boasts superior electrical and mechanical properties, making it a go-to material for applications including high-power switches and aerospace electronics. Furthermore, its wide bandgap and thermal stability enable efficient performance at elevated temperatures and voltages. SiC is widely renowned for its exceptional mechanical strength and hardness, resilience in harsh environments such as high-temperature… L\u00e4s mer \"4H Kiselkarbid<\/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-533","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/533","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=533"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/533\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":534,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/533\/revisions\/534"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=533"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=533"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=533"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}