Flüssigphasenmethode: Ein wichtiger technologischer Durchbruch bei der künftigen Einkristallentwicklung von Siliziumcarbid (SiC)

Flüssigphasenmethode: Ein wichtiger technologischer Durchbruch bei der künftigen Einkristallentwicklung von Siliziumcarbid (SiC)

Die Wide Bandgap Semiconductor Technology Innovation Alliance (WBTSI) ist eine der größten Allianzen der Welt.

As a third-generation wide-bandgap semiconductor material, Silicon Carbide (SiC) boasts exceptional physical and electrical properties, making it highly promising for high-frequency, high-voltage, and high-voltage, und bietet eine hohe Wirkungsdichte und eine hohe Leistungsfähigkeit.und High-Power Semiconductor GeräteSiC findet Anwendungen in Sektoren wie Power Electronics, Telecommunications, Automotive, and Energy, und bildet die Grundlage für moderne, effiziente und leistungsfähige Systeme.und stabile Energiesysteme sowie die intelligente Elektrifizierung der ZukunftAllerdings bleibt die Herstellung von SiC-Single-Crystal-Substraten eine signifikante technische Herausforderung.Low-pressure environment and various variables involved in crystal growth have slowed the commercialization of SiC applications Die Entwicklung von SiC-Anwendungen ist durch die Entwicklung von SiC-Anwendungen verlangsamt worden..

Derzeit ist die Physical Vapor Transport (PVT) Methode die am weitesten verbreitete Technik für SiC-Single-Crystal-Growth in industriellen Anwendungen.this method faces significant difficulties in producing p-type 4H-SiC and cubic 3C-SiC single crystals Diese Methode sieht erhebliche Schwierigkeiten bei der Herstellung von p-type 4H-SiC und kubischen 3C-SiC-Einzelkristallen.Die Einschränkungen der PVT-Methode behindern die SiC-Konzentrationsleistung in spezifischen Anwendungen, wie beispielsweise bei hoher Frequenz, hoher Spannung und hoher Temperatur.und High-Power IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) Geräte und sehr zuverlässigEs gibt viele andere, langlebige MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) Geräte.

Gegen diesen Hintergrund hat sich die Flüssigphasenmethode als eine vielversprechende neue Technologie für das Wachsen von SiC-Einzelkristallen herausgestellt.insbesondere in der Herstellung von p-Typ 4H-SiC und 3C-SiC EinzelkristallenDiese Methode erreicht ein hochwertiges Kristallwachstum bei relativ niedrigeren Temperaturen, was eine solide Grundlage für die Herstellung von Hochleistungs-Semiconductor-Geräten bildet.Die Flüssigphasenmethode erlaubt eine größere Kontrolle über Faktoren wie Doping.Das System bietet eine größere Flexibilität und Anpassung, was effektive Lösungen für die Herausforderungen in der konventionellen SiC-Produktion bietet.

Die Vorteile der Liquid Phase Methode

Trotz einiger technischer Herausforderungen bei der Industrialisierung der Flüssigphasenmethode, wie Stabilität im Kristallwachstum, Kostenkontrolle und Ausrüstungsanforderungen, wurde die Methode von der Technik der Flüssigphasenmethode entwickelt.Die kontinuierlichen technologischen Fortschritte und die wachsende Marktnachfrage deuten darauf hin, dass diese Methode ein Mainstream-SiC-Single-Crystal-Growth-Ansatz werden könnte.Es ist besonders vielversprechend für die Herstellung von High-Power, Low-Loss, Highly Stable, and Long-Lifespan elektronischen Geräten.

Vor kurzem hat Associate Researcher Li Hui vom Institut für Physik, Chinesische Akademie der Wissenschaften, einen Vortrag über das Wachstum von SiC-Einzelkristallen mit Hilfe der Liquid Phase Methode gehalten.SiC-Kristalltypen für die Anwendung von SiC-KristalltypenBemerkenswerterweise haben Durchbrüche im Wachstum von 3C-SiC und p-Typ 4H-SiC-Einzelkristallen neue Wege für die Industrialisierung von SiC-Materialien geöffnet.Diese Fortschritte liefern eine starke Grundlage für die Entwicklung von Automotive-GradeDas ist ein großes Problem, das wir uns mit unseren Produkten auseinandersetzen müssen.

Die physikalischen Vorteile von Silicon Carbide

Li Hui betonte die signifikanten physikalischen Vorteile von SiC im Vergleich zu Silizium (Si), das immer noch das am häufigsten verwendete Material in Power Semiconductors ist:

• Der "Higher Breakdown Field":Das SiC-Anschlussfeld ist zehnmal größer als das von Silizium, was es ermöglicht, höhere Spannungen ohne Ausfall zu widerstehen.
• Die höhere gesättigte Elektrondriftgeschwindigkeit:Die Driftgeschwindigkeit von SiC ist doppelt so hoch wie die von Silizium, was es ermöglicht, bei höheren Frequenzen zu arbeiten und die Geräteeffizienz und Reaktionsgeschwindigkeit zu verbessern, was für Hochgeschwindigkeitsanwendungen kritisch ist.
• Höhere Wärmeleitfähigkeit:Die thermische Leitfähigkeit von SiC3 ist dreimal so hoch wie die von Silizium und zehnmal so hoch wie die von Galliumarsenid (GaAs), was eine effiziente Wärmeablösung, eine höhere Leistungsdichte und eine hohe Temperatur ermöglicht.und reduzierte thermische Verluste unter schweren Lasten.

Herausforderungen und Zukunftsaussichten

Während die Flüssigphasenmethode zahlreiche Vorteile bietet, sind weitere Forschung und Entwicklung erforderlich, um Herausforderungen wie die Gewährleistung stabiler Wachstumsprozesse, die Reduzierung der Produktionskosten und die Verbesserung der Qualität der Produktion zu bewältigen.und OptimierungsausrüstungMit kollaborativen Bemühungen unter Forschungseinrichtungen und Industrien wird erwartet, dass die Flüssigphasenmethode eine kritische Rolle bei der Weiterentwicklung von SiC-Technologien für Hochleistungs-Anwendungen spielt.

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