碳化硅器件及其应用

作为宽带半导体材料的SiC及其器件制造技术近年来得到迅速发展。与其它半导体材料相比,SiC独特的热特性和电特性,在功率和频率性能方面具有很高的品质因数。SiC还适应高温和辐射环境。本文主要叙述SiC材料的特性、器件制作技术及其应用。     

兰色发光二极管用的SiC衬底材料的单晶生长

由Al,N掺杂的n型层和Al掺杂的P型层组成的高效SiC兰色发光二极管是在单晶6H-SiC衬底上用液相外延生长的。至今,通过Lely法或Acheson工艺生长的晶片已被用作衬底材料。但其不规则形状和约1cm~2的有限面积是SiC兰色发光二极管大规模生产的主要障碍。本文叙述了根据Lely工艺得到的较大SiC单晶锭的一种新方法。由于适当调整温度分布,所以结晶主要发生在反应室里与籽晶顶端相接的有限面积上。晶体生长在2200℃出现。用掺Al粉末和非掺杂SiC粉末的混     

SiC电力电子器件研究现状及新进展

由于硅材料本身的限制,传统硅电力电子器件性能已经接近其极限,碳化硅(SiC)器件的高功率、高效率、耐高温、抗辐照等优势逐渐突显,成为电力电子器件一个新的发展方向.综述了SiC材料、SiC电力电子器件、SiC模块及关键工艺的研究现状,重点从材料、器件结构、制备工艺等方面阐述了SiC二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、结晶型场效应晶体管(JFET)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)及模块的研究进展.概述了SiC材料、SiC电力电子器件及模块的商品化情况,最后对SiC材料及器件的发展趋势进行了展望.     

中科院物理所成功研制6英寸碳化硅单晶衬底

碳化硅(SiC)单晶是一种宽禁带半导体材料,具有禁带宽度大、临界击穿场强大、热导率高、饱和漂移速度高等诸多特点,被广泛应用于制作高温、高频及大功率电子器件。此外,由于SiC和氮化镓(GaN)的晶格失配小,SiC单晶是GaN基LED、肖特基二极管、MOSFET、IGBT、HEMT等器件的理想衬底材料。为降低器件成本,下游产业对SiC单晶衬底提出了大尺寸的要求,目前国际市场上已有6英寸(150mm)产品,预计市场份额     

宽禁带半导体SiC功率器件发展现状及展望

碳化硅(SiC)是第三代半导体材料的典型代表,也是目前晶体生长技术和器件制造水平最成熟、应用最广泛的宽禁带半导体材料之一,是高温、高频、抗辐照、大功率应用场合下极为理想的半导体材料.文章结合美国国防先进研究计划局DARPA的高功率电子器件应用宽禁带技术HPE项目的发展,介绍了SiC功率器件的最新进展及其面临的挑战和发展前景.同时对我国宽禁带半导体SiC器件的研究现状及未来的发展方向做了概述与展望.     

聚合物/纳米半导体电致发光

纳米半导体与聚合物复合形成的新型电致发光材料，在大规模平面显示和移动通信等现代信息显示方面具有广阔的应用前景。在这种复合型电致发光材料体系中，聚合物不仅可用作LED器件的粘接剂，而且在用作无机发光层的分散介质时，对纳米晶粒的表面可以起纯化作用，防止发光猝灭，从而通过控制和调节纳米晶粒的含量和尺寸来调节发光强度和波长。当采用共轭聚合物与纳米半导体形成复合体系时，还可以通过共轭聚合物与纳米半导体间的电子转移来调节发光层的电子结构及其发光性能。利用纳米半导体的高电荷输运性，也可以增强电致发光聚合物发光层的效率。     

ITO薄膜光学特性的研究

ITO薄膜是一种透明的导电膜,属于N型简并氧化物半导体,它能透过可见光,但反射红外辐射。ITO被广泛用作半导体器件的透明电极和作为形成异质结势垒的半导体材料。本文作者采用喷涂热解法制备ITO薄膜,发现其光学特性和电学特性受掺杂,环境气氛成膜温度和退火温度的影响。ITO的分子式为In_(2-x)Sn_xO_(3-y),作者利用PHI-550型俄歇能谱仪,用原子相对百分比浓度的方法来确定In_(2-x)Sn_xO_(3-y)中x和y值,改变掺杂量和环境气氛来控制x和y值变化。     

日本研制出新型绿色激光投影机

作为“绿色半导体激光器”现已有用作激光指示器以及背投电视光源的产品。其工作原理是通过非线性结晶对红外半导体激光器发射的1064nm红外光进行波长转换．使其发射532nm的绿色光。当然，并非是直接从半导体激光器射出绿色光。另外，作为绿色激光器．还可以通过非线性结晶使来自YAG激光器等固体激光器的红外光发出绿色光。上述激光器都存在着发光波长限于532nm的缺点以及由于要转换波长而导致电力转换劾率低等亟待解决的问题。     

p型SiC欧姆接触理论及研究进展

碳化硅(SiC)具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率等优异特性,是制备高温、高频、大功率器件最理想的半导体材料之一。然而,制备良好的SiC欧姆接触尤其是p型SiC欧姆接触仍然是SiC器件研制中亟需攻克的关键技术难题。首先对p型SiC欧姆接触的形成机制及金属/SiC接触势垒理论进行了深入分析。然后,对近年来p型SiC欧姆接触的重要研究进展进行了综述,包括形成欧姆接触的金属体系,制备工艺条件,获得的比接触电阻率等,并重点讨论了p型SiC欧姆接触的形成机理。最后,对未来p型SiC欧姆接触的研究方向进行了展望。     

信息园

科学家发现新一代半导体材料南京大学、中科院物理所和摩托罗拉中国研究院2 5日在京宣布 ,他们发现铝酸镧 (LAO)和镧铝氧氮(LAON)这两种材料在所有候选的高介电常数材料中具有最好的热稳定性 ,能很经济地集成到传统的半导体工艺过程中 ,有希望在 6 5纳米以下工艺中替代二氧化硅 ,用作半导体晶体管的栅介质层 ,或者用作半导体电容的介电材料 ,有望代替传统的二氧化硅 ,从而在下一代的半导体元器件制造中扮演重要角色。据报道 ,自半导体工业开始 4 0多年来 ,二氧化硅一直被用作晶体管中的栅介质和电容介质。随着半导体集成电路加工工艺的不…     

引人注目的SiC材料、器件和市场

半导体器件的基础是高性能的材料。1950年代的晶体管主要采用Ge,随后转用Si;1960年代集成电路在直径2英寸的Si晶圆上制成,一直发展到今天的12英寸Si晶圆。为了寻找比Si.陛能更好的半导体材料,材料学家做了大量工作,1980年代以GaAs为代表的Ⅲ-Ⅴ族材料取得了不错的成果,1990年代出现GeSi、蓝宝石、SOI(绝缘层上硅)、GaN和SiC等更多的半导体材料,使集成电路、半导体光电器件和电子器件的研制有了更多的可选用材料。在这些新型材料中,SiC最引人注目,被认为是2000年代的材料新星。本文对SiC的材料制备、器件和市场作简明的介绍。     

Si基SiC微通道及其制备工艺

提出了一种用于MEMS的硅基SiC微通道(阵列)及其制备方法,它涉及半导体工艺加工硅晶片和化学气相淀积方法制备SiC。在Si(100)衬底上用半导体工艺刻蚀出凹槽微结构,凹槽之间留出台面,凹槽和台面的几何尺寸(深度、宽度、长度)及其分布方式根据需要而定,此凹槽微结构用作制备SiC微通道的模板;用化学气相淀积方法在模板上制备一厚层SiC材料,此层SiC不仅完全覆盖衬底表面的微结构包括凹槽和台面,还在凹槽顶部形成封闭结构,这样就在衬底上形成了以凹槽为模板的SiC微通道(阵列)。对淀积速率与微通道质量之间的关系进行初步分析,发现单纯地提高淀积速率不利于获得高质量的微通道。     

SiC 器件在雷达电源中的应用

现代雷达的发展迫切需要电源提升功率密度和效率。基于第三代半导体碳化硅(SiC)材料的功率器件在耐压等级、高频工作、高温性能等方面有较大优势。文中详细阐述了SiC 器件的特性和各类型SiC 功率器件的发展现状,分析了SiC功率器件在雷达电源中的应用方向,并基于SiC 金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)设计了阵面电源样机,完成了高开关频率性能测试。实验结果表明:SiC MOSFET 的高频工作能降低系统损耗,并提升电源功率密度。     

宽禁带半导体材料技术

宽禁带半导体材料是一种新型材料,具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率高等特点,非常适合于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成电子器件;利用其特有的禁带宽度,还可以制作蓝光、绿光、紫外光器件和光探测器件,能够适应更为苛刻的生存和工作环境。在宽禁带半导体材料中,具有代表性的是碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、金刚石以及氧化锌(ZnO),综合叙述了这些材料的特性、发展现状和趋势;并介绍了SiC、GaN、ZnO材料的应用情况和代表性器件的研究进展。     

p型ZnO及ZnO基发光器件研究进展

六角纤锌矿结构ZnO是一种应用广泛的直接宽带隙(3.36 eV,300 K)半导体材料,其优异的光电、压电等性能使其成为近10年来全世界半导体研究的热点。综述了自1997年以来ZnO的p型掺杂以及ZnO基发光器件方面的研究成果,比较了不同方法制备的p型ZnO材料和发光器件的性能差异,分析了造成各种差异的原因,并针对当前研究提出了一些建议和预测。     

SiC半导体材料和工艺的发展状况

碳化硅(SiC)是一种宽禁带半导体材料,适用于制作高压、高功率和高温器件,并可以工作在直流到微波频率范围.阐述了SiC材料的性质,详细介绍了SiC器件工艺(掺杂、刻蚀、氧化及金属半导体接触)的最新进展,并指出了存在的问题及发展趋势.     

第三代半导体材料双雄并立,难分高下

进入21世纪以来,随着摩尔定律的失效大限日益临近,寻找半导体硅材料替代品的任务变得非常紧迫。在多位选手轮番登场后,有两位脱颖而出,它们就是氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)——并称为第三代半导体材料的双雄。SiC早在1842年就被发现了,但直到1955年,才有生产高品质碳化硅的方法出现;到了1987年,商业化生产的SiC进入市场;进入21世纪后,SiC的商业应用才算全面铺开。     

波长可调谐聚合膜/无机膜异质结电致发光

针对聚合物电致发光材料缺乏可用的电子型聚合物半导体材料的现状,采用无机电子型半导体材料ZnO∶Zn与空穴型聚合物材料PDDOPV[poly (2,5-bis (dodecyloxy)-phenylenevinylene)]成功制备了结构为ITO/PDDOPV/ZnO∶Zn/Al的异质结双层器件.异质结器件的发光效率与亮度较单层器件提高1个数量级以上.该异质结器件的发光颜色是随着电压的增加而蓝移的,其光致发光光谱也随着激发波长的改变而改变,可能形成了新的发光基团.     

利用激光加工制作超微粒的技术

1　前言　　将功能材料的尺寸微化 ,使之具有宏观大小 (物体 )所不能发挥的物理性能和功能的微粒叫作超微粒。以发光功能为例 ,非常难发光的 族元素 ( Si,Ge)因为是间接跃迁型半导体 ,所以如果粒径在几纳米以下 ,室温下也会显示强可见光。制作功能性陶瓷时 ,如将粒径几十纳米的超微粒置于高度的反应控制条件下 ,也能制出低阻抗性等非常好的非化学计量结构的化合物。但由于超微粒表面暴露原子的比率大 (粒径 5 nm时为 40 % ) ,故对杂质的混入和晶体缺陷的产生非常敏感 ,向高功能元件发展有困难。因为激光加工是典型的利用局部激励光束聚光…     

波长可调谐聚合膜/无机膜异质结电致发光

针对聚合物电致发光材料缺乏可用的电子型聚合物半导体材料的现状 ,采用无机电子型半导体材料 Zn O∶Zn与空穴型聚合物材料 PDDOPV [poly (2 ,5 - bis (dodecyloxy) - phenylenevinylene) ]成功制备了结构为 ITO/PDDOPV/Zn O∶ Zn/Al的异质结双层器件 .异质结器件的发光效率与亮度较单层器件提高 1个数量级以上 .该异质结器件的发光颜色是随着电压的增加而蓝移的 ,其光致发光光谱也随着激发波长的改变而改变 ,可能形成了新的发光基团 .