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晶圆级立方碳化硅单晶生长取得新突破!

作 者: 来自:2024年第1期"电力电子专栏" 阅读 1114

碳化硅(SiC)具有宽带隙、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高热导率等优异性能,在新能源汽车、光伏和5G通讯等领域具有重要的应用。与目前应用广泛的4H-SiC相比,立方SiC(3C-SiC)具有更高的载流子迁移率(2-4)、低的界面缺陷态密度(1个数量级)和高的电子亲和势(3.7eV)。利用3C-SiC制备场效应晶体管,可解决栅氧界面缺陷多导致的器件可靠性差等问题。但3C-SiC基晶体管进展缓慢,主要是缺乏单晶衬底。前期大量研究表明,3C-SiC在生长过程中很容易发生相变,已有的生长方法不能获得单一晶型的晶体。

 

根据经典晶体生长理论,对于光滑界面晶体,同质二维形核需要克服临界势垒,存在临界Gibbs自由能或过饱和度,而生长则可以在任意小的过饱和度下进行。对于异质形核,由于引入了新的固-固界面能,二维形核需克服更高的临界势垒。因此在相同过饱和度下,同质形核和生长在能量上明显优于异质形核和生长,使得后者很难发生。

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