石墨坩埚半导体碳化硅单晶材料的发展

1 引 言 　　以硅(Si)、砷化镓(GaAs)为代表的第一代和第二代半导体材料的高速发展，推动了微电子、光电子技术的迅猛发展。然而受材料性能所限，这些半导体材料制成的器件大都只能在200℃以下的环境中工作，不能满足现代电子技术对高温、高频、高压以及抗辐射器件的要求。作为第三代宽带隙半导体材料的代表，碳化硅(SiC)单晶材料具有禁带宽度大(~Si的3倍)、热导率高(~Si的3.3倍或GaAs的10倍)、电子饱和迁移速率高(~Si的2.5倍)和击穿电场高(~Si的10倍或GaAs的5倍)等性质[1-2]，如表1所示。SiC器件在高温、高压、高频、大功率电子器件领域和航天、军工、核能等极端环境应用领域有着不可替代的优势[3-7]，弥补了传统半导体材料器件在实际应用中的缺陷，正逐渐成为功率半导体的主流。 摘要：本文回顾了半导体碳化硅(SiC)单晶材料的发展史，简单介绍了半导体SiC单晶材料的结构与性质，对物理气相传输法(PVT)制备SiC单晶做了描述，详细介绍了SiC单晶中的微管、多型和小角晶界等重要缺陷，同时对SiC单晶材料的发展趋势进行了展望。 　　关键词：半导体;SiC单晶;物理气相传输法;缺陷石墨坩埚; 　　1 引 言 　　以硅(Si)、砷化镓(GaAs)为代表的第一代和第二代半导体材料的高速发展，推动了微电子、光电子技术的迅猛发展。然而受材料性能所限，这些半导体材料制成的器件大都只能在200℃以下的环境中工作，不能满足现代电子技术对高温、高频、高压以及抗辐射器件的要求。作为第三代宽带隙半导体材料的代表，碳化硅(SiC)单晶材料具有禁带宽度大(~Si的3倍)、热导率高(~Si的3.3倍或GaAs的10倍)、电子饱和迁移速率高(~Si的2.5倍)和击穿电场高(~Si的10倍或GaAs的5倍)等性质[1-2]，如表1所示。SiC器件在高温、高压、高频、大功率电子器件领域和航天、军工、核能等极端环境应用领域有着不可替代的优势[3-7]，弥补了传统半导体材料器件在实际应用中的缺陷，正逐渐成为功率半导体的主流。 如有技术或产品上的疑问，请拨打我们的热线电话：15037198065昌旺官方网址:http://www.gychangwang.cn