LED碳化矽襯底基礎概要

碳化矽(SiC)又稱金鋼砂或耐火砂。碳化矽是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化矽時需要加食鹽)等原料在電阻爐內經高溫冶煉而成。碳化矽主要分為黑色碳化矽和綠色碳化矽兩種,均為六方晶體,比重為3.20~3.25,顯微硬度為2840~3320kg/mm2。其中:黑碳化矽是以石英砂,石油焦和優質矽石為主要原料,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介於剛玉和金剛石之間,機械強度高於剛玉,性脆而鋒利。綠碳化矽是以石油焦和優質矽石為主要原料,添加食鹽作為添加劑,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介於剛玉和金剛石之間,機械強度高於剛玉。

碳化矽的硬度很大,具有優良的導熱和導電性能,高溫時能抗氧化。可以作為磨料,可用來做磨具,如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。還可以作為冶金去氧劑和耐高溫材料。碳化矽主要有四大應用領域,即: 功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。並且高純度的單晶,可用於製造半導體、製造碳化矽纖維。碳化矽(SiC)由於其獨特的物理及電子特性,在一些應用上成為最佳的半導體材料: 短波長光電元件,高溫,抗幅射以及高頻大功率元件。主要優勢如下:

1. 寬能級(eV)
4H-SiC: 3.26 6H-Sic: 3.03 GaAs: 1.43 Si: 1.12
2. 高熱傳導率(W/cm‧K@RT)
4H-SiC: 3.0-3.8 6H-SiC: 3.0-3.8 GaAs: 0.5 Si: 1.5
3. 高擊穿電場(V/cm)
4H-SiC: 2.2x106 6H-SiC: 2.4x106 GaAs: 3x105 Si: 2.5x105
4. 高飽和電子遷移速度(cm/sec @E 2x105V/cm)
4H-SiC: 2.0x107 6H-SiC: 2.0x107 GaAs: 1.0x10 Si: 1.0x107

由於碳化矽的寬能級,以其製成的電子元件可在極高溫下工作,可以抵受的電壓或電場八倍於矽或砷化鎵,特別適用於製造高壓大功率元件如高壓二極體。碳化矽是熱的良導體,導熱特性優於任何其他半導體材料。碳化矽優良的特性使其在工業和軍事上有很大的應用範圍。
 

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