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宽能隙材料研究方兴未艾 SiC应用热度持续升温
 

【CTIMES/SmartAuto 王岫晨 报导】   2020年07月29日 星期三

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随着微电子技术的发展,传统的Si和GaAs半导体材料由於本身结构和特性的原因,在高温、高频、光电等方面越来越显示出其不足和局限性。目前,人们已将注意力转移到SiC材料,这是目前最成熟的宽能隙半导体材料(一般指能隙宽度>2.3eV)。

近年来,SiC、GaN由於显现出重要的军事应用和良好的市场前景,许多国家纷纷将其列入国家级的发展策略投入巨资支持。早在好几年前,美国就已经成立新一代电力电子元件国家制造创新中心,欧洲则启动了LAST POWER产学研项目,日本也设立了下一代功率半导体封装技术开发联盟。美国计划在接下来几年,加速民用SiC、GaN等电子元件的研发和产业化,预计其带来的节能效果将会等同於900万户的家庭用电总量。而目前中国发展宽能隙半导体也具有良好的机会与环境。从消费性电子设备、新型半导体照明、新能源汽车、风力发电、航空发动机、新一代行动通讯、智能电网、高速轨道交通、大数据中心,到飞弹、卫星及电子对抗系统等,都对高性能SiC和GaN元件有着极大的期待和需求。因此无论从国防安全还是经济发展的角度,宽能隙半导体材料的发展空间都很大,市场前景也很好。

身为第三代的半导体材料,SiC具有能隙宽、热导率高、电子的饱和漂移速度大、临界击穿电场高和介电常数低、化学稳定性好等特点。成为制作高温、高频、大功率、抗辐照、短波长发光及光电整合元件的理想材料。在高频、大功率、耐高温、抗辐照的半导体元件及紫外探测器等方面,都具有广泛的应用前景。

SiC良好的半导体特性,将为?多的元件所采用。SiC作为高温结构材料,已经广泛应用於航空、太空、汽车、机械、石化等工业领域。利用其高热导、高绝缘性,目前在电子产业中应用作为大规模整合电路的基板和封装材料。在冶金工业中,可作为高温热交换材料和脱氧剂,同时用来作为一种理想的高温半导体材料。

随着SiC半导体技术的进一步发展,SiC元件的应用领域也越来越广阔,成为全球许多产业对於新材料、微电子和光电子领域研究的热点。因此,SiC具有的优良特性和无限的应用前景,以及其巨大的市场潜力,必将引来激烈的研发竞赛。可以预料,它既是科学家争先占领的高阶技术领域制高点,又是能带来巨大商业利润的新战场。

SiC膜层材料具有很大的发展潜力和应用前景,在现代工业的高速发展和技术水准的高度要求下,SiC膜层材料必将以其独特优势在工业领域占据重要位置。但同时也应看到,SiC膜层材料在未来要取得更进一步发展,并进一步跨入到大量生产的新规模,还需要进行更多技术的探索和研发的实现。因此,进一步加强理论研究、降低成本、提高材料质量,并持续进行研发探索,将是今後的工作重点。

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