Os wafers de SiC estão disponíveis para aplicações eletrônicas de potência, científicas ou industriais, com especificações como:https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html

SiC é um composto binário formado na proporção de 1:1 de elementos Si e C, consistindo em 50% de silício (Si) e 50% de carbono (C). Sua unidade estrutural básica é o tetraedro Si-C.

1. Arranjo da estrutura cristalina de SiC

1.1 Estrutura do Tetraedro Si-C

A energia da ligação Si-Si é de 310 kJ/mol, que pode ser entendida como a força necessária para separar esses dois átomos. Quanto maior a energia de ligação, maior será a força necessária para se separar. O espaçamento atômico da ligação Si-C é 1,89 Å e a energia da ligação é 447 kJ/mol. A partir da energia de ligação, pode-se observar que, em comparação com os materiais semicondutores tradicionais à base de silício, os materiais semicondutores à base de carboneto de silício têm propriedades químicas mais estáveis. No gráfico, pode-se ver que qualquer átomo de C está conectado aos quatro átomos de Si mais próximos, enquanto, inversamente, qualquer átomo de Si está ligado aos quatro átomos de C mais próximos.

Fig. 1 Diagrama esquemático da estrutura tetraédrica Si-C do cristal SiC

1.2 Estrutura em camadas de SiC

A estrutura cristalina do SiC também pode ser descrita usando o método de estrutura em camadas, como mostrado na Fig. 2. Vários átomos de C no cristal ocupam locais de rede hexagonal no mesmo plano, formando uma camada densa de átomos de C, enquanto os átomos de Si também ocupam locais hexagonais. locais de rede no mesmo plano, formando uma camada densa de átomos de Si. Cada C na camada de empacotamento atômico C está conectado ao Si mais próximo e vice-versa, a camada de empacotamento atômico de Si também é a mesma. Cada duas camadas adjacentes de átomos de C e Si formam uma dupla camada atômica de carbono-silício. O arranjo e a combinação dos cristais de SiC são muito diversos e mais de 200 formas de cristais de SiC foram descobertas até agora.

Para distinguir as diferentes formas cristalinas do SiC, o método Ramsdell é atualmente usado principalmente para rotulagem. Este método usa uma combinação de letras e números para representar as diferentes formas cristalinas do SiC. As letras são colocadas no final para indicar o tipo de célula cristalina. C representa a forma cristalina cúbica, H representa a forma cristalina hexagonal e R representa a forma cristalina rômbica. O número é colocado no início para indicar o número de camadas de camadas diatômicas de Si-C na unidade básica de repetição. Exceto 2H-SiC e 3C-SiC, todas as outras formas cristalinas podem ser consideradas como uma mistura de estruturas esfalerita e wurtzita, ou seja, uma estrutura hexagonal densamente compactada.

Fig. 2 Estrutura em camadas de cristal de SiC

2. O queAgravando-Ppista e Si-Pfaixade wafer de carboneto de silício?

O plano C refere-se ao plano de cristal (000-1) de um wafer de SiC, que é a superfície cortada pelo cristal ao longo da direção negativa do eixo c. O átomo terminal nesta superfície são átomos de carbono. A superfície de silício refere-se ao plano de cristal (0001) de um wafer de carboneto de silício, que é a superfície cortada ao longo da direção positiva do eixo c do cristal. O átomo terminal nesta superfície são átomos de silício.

A diferença entre o plano C e o plano de silício pode afetar as propriedades físicas e elétricas dos wafers de SiC, como condutividade térmica, condutividade, mobilidade da portadora, densidade de estados da interface, etc. também afetam o processo de fabricação e o desempenho de dispositivos de SiC, como crescimento epitaxial, implantação iônica, oxidação, deposição de metal, resistência de contato, etc.

3. Aplicação de C-Ppista e Si-Pfaixade bolacha de SiC

Durante o processo de crescimento do cristal de SiC, devido às diferenças na densidade do arranjo atômico e na estabilidade química entre as superfícies de Si e C, eles apresentam características diferentes no processamento do material e na preparação do dispositivo.

A face Si geralmente tem melhor mobilidade eletrônica e é adequada como camada de canal para dispositivos eletrônicos de potência.

Embora a face C possa apresentar melhor desempenho, como maior condutividade térmica, em certas aplicações científicas ou industriais específicas.

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