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4H-SiC和6H-SiC有什么區別?
華燊泰 | 2024-05-24

碳化硅 (碳化硅) 是一種廣泛使用的半導體材料,以其卓越的性能而聞名由于其高導熱性,它通常用于各種應用寬帶隙和優異的機械強度然而 碳化硅有不同的多型 包括 4H SiC 和 6H-SiC, 具有獨特的特征 在本此科普中主要講述 4H SiC 和 6H-SiC 之間的區別突出他們的晶體結構特性和應用

碳化硅概述

碳化硅是由硅和碳原子組成的化合物它是一種化學式為SiC的共價材料碳化硅以各種晶體結構存在 稱為多型 這些多型體的不同之處在于它們的堆疊順序和原子排列 導致它們的物理和電氣特性發生變化

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碳化硅的種類

由于Si與C雙原子層堆積序列的差異會導致不同的晶體結構,SiC有著超過200種(目前已知)同質多型族最被人熟知的便是立方密排的3C-SiC和六方密排的2H-SiC、4H-SiC、6H-SiC(碳化硅具有優良的物理和化學性能) 在這些當中 4H SiC 和 6H-SiC 被廣泛研究并用于各種半導體應用 兩種類型都表現出優異的材料特性但它們的具體特征使它們與眾不同

碳化硅的結構

碳化硅的晶體結構 決定了它的屬性和性能 4H SiC和6H-SiC均屬于六方晶系區別在于它們的堆疊順序 4H 碳化硅中這些層按 ABCB 順序堆疊而在 6H-SiC 中堆疊順序是ABABAB堆疊的這種變化導致對稱性的差異晶格常數和這些多型體的電氣特性前面提到的 4H SiC 具有 ABCB 堆疊順序  6H-SiC 的 ABABAB 堆疊相比具有更高的對稱性這種對稱性差異影響晶體生長過程 導致缺陷密度和晶體質量的變化

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物性

在物理性能方面4H SiC 和 6H-SiC 都表現出相似的特性它們具有高硬度優異的導熱性和出色的耐化學性然而由于晶體結構的不同 4H SiC 沿 c 軸具有更高的熱導率 6H-SiC 在基面顯示出更高的熱導率 這種區別使每種多型體適用于需要在不同方向散熱的特定應用

電性能

4H SiC 和 6H-SiC 的電性能也因其晶體結構而不同 4H-SiC與 6H-SiC 相比,H SiC 具有更高的電子遷移率 使其成為高頻和大功率設備的理想選擇另一方面 6H-SiC 表現出較低濃度的深能級缺陷使其適用于需要載流子復合率低的高質量襯底的應用

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4H SiC和6H-SiC應用

4H SiC和6H-SiC在各個領域都有應用這些多型體的獨特屬性使其成為不同半導體器件的理想選擇 4H SiC常用于大功率電子器件例如 MOSFET肖特基二極管和雙極結型晶體管它也用于微波應用紫外發光二極管 (發光二極管)和輻射探測器另一方面, 是需要高質量基材的應用的首選, 包括電子器件的外延生長和制造

4H-SiC——功率集成電路應用

6H-SiC——射頻應用

4H SiC與6H-SiC的比較

總之, 4H SiC 和 6H-SiC 之間的主要區別在于它們的晶體結構, 物理特性, 和電氣性能4H SiC 沿 c 軸表現出更高的熱導率, 更高的電子遷移率, 適用于大功率應用. 6碳化硅, 具有較低的缺陷密度和較低的載流子復合率, 更適合高品質基材應用. 兩種多型體之間的選擇取決于半導體器件的具體要求及其預期應用

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在不同的晶面上生長不同的晶錠多型體

 

4H-SiC——在碳 (C) 面晶種上生長

6H-SiC——在硅 (Si) 面晶種上生長

結論

碳化硅, 具有獨特的性能和晶體結構, 為半導體應用提供廣泛的可能性 了解 4H SiC 和 6H-SiC 之間的區別對于為特定器件要求選擇合適的多型體至關重要兩種多型各有優勢,適用于不同的應用領域 半導體行業 無論是大功率電子產品還是高質量基板, 碳化硅繼續為技術進步鋪平道路


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