请问SIC半导体与硅半导体的主要差别是什么?

请问SIC半导体与硅半导体的主要差别是什么?,第1张

    硅(Si)是研究较早的半导体材料,是第一代半导体的代表。半个多世纪以来,硅半导体技术的长足发展极大地促进了电力和电子技术的进步。尤其到了20世纪70年代,集成电路制造技术的成熟,奠定了硅在整个半导体行业中的领军地位。目前,除了极少数微波加热电源还使用真空电子管之外,几乎所有的电力和电子器件都使用Si材料来制造。尤其在集成电路中,99%以上用的都是Si半导体材料。然而随着科学的进步和半导体技术的发展,Si由于材料本身的特点在某些应用领域的局限性逐渐表现出来。例如,其带隙较窄(~1.12eV)、载流子迁移率和击穿电场较低等,限制了其在光电子领域以及高频、高功率器件方面的应用L1。       第三代半导体也称为宽带隙半导体(禁带宽度超过2.0eV),如金刚石、碳化硅(SiC)、Ⅲ一V族氮化物、Ⅱ一Ⅵ族Zn基化合物及其固溶体等。其中以金刚石、SiC、氮化镓(GaN)和氧化锌(ZnO)为第三代半导体的代表材料。宽带隙使第三代半导体具有许多共同的性能特点,包括高熔点、高临界击穿电场、高热导率、小的介电常数、大的激子束缚能、大的压电系数以及较强的极化效应等。  SiC电学性能  SiC具有较高的临界击穿电场、高热导率和饱和电子迁移率等特点,适合于制造大功率、高温、高频和抗辐射的半导体器件。SiC热导率是si的3倍,SiC材料优良的散热性有助于提高器件的功率密度和集成度。SiC材料形态决定其禁带宽度的大小,但均大于si和GaAs的禁带宽度,降低SiC器件的泄漏电流,加上SiC的耐高温特性,使得SiC器件在高温电子工作领域优势明显。因其具有高硬度和高化学稳定性等特点,使得SiC材料能胜任恶劣的工作环境。一维SiC纳米材料具有较高的禁带宽度,可由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体,高强高韧等特点;适用于制造在恶劣环境下使用的电子器件。

半导体的材料:常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化镓、磷化镓等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

半导体的作用:

(1)集成电路 它是半导体技术发展中最活跃的一个领域,已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管,可在一片硅片上制成一台微信息处理器,或完成其它较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗,并使信息处理速度达到微微秒级。

(2)微波器件 半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已广泛使用。在厘米波段,发射器件的功率已达到数瓦,人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。

(3)光电子器件 半导体发光、摄象器件和激光器件的发展使光电子器件成为一个重要的领域。它们的应用范围主要是:光通信、数码显示、图象接收、光集成等。

半导体的特点:

(1)电阻率的变化受杂质含量的影响极大。例如,硅中只含有亿分之一的硼,电阻率就会下降到原来的千分之一。如果所含杂质的类型不同,导电类型也不同。由此可见,半导体的导电性与所含的微量杂质有着非常密切的关系。

(2)电阻率受外界条件(如热、光等)的影响很大。温度升高或受光照射时均可使电阻率迅速下降。一些特殊的半导体在电场或磁场的作用下,电阻率也会发生改变。

拓展:半导体的未来发展

      以GaN(氮化镓)为代表的第三代半导体材料及器件的开发是新兴半导体产业的核心和基础,其研究开发呈现出日新月异的发展势态。GaN基光电器件中,蓝色发光二极管LED率先实现商品化生产 成功开发蓝光LED和LD之后,科研方向转移到GaN紫外光探测器上 GaN材料在微波功率方面也有相当大的应用市场。氮化镓半导体开关被誉为半导体芯片设计上一个新的里程碑。美国佛罗里达大学的科学家已经开发出一种可用于制造新型电子开关的重要器件,这种电子开关可以提供平稳、无间断电源。


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