Silikon karbid (SiC), yeni nesil güç elektronikleri, yüksek sıcaklık sistemleri ve yüksek frekanslı cihazlar için temel madde haline geldi.SiC'yi benzersiz kılan şey, hepsinin aynı kimyasal formülü paylaşmasına rağmen, birçok politipe kristalleşebilmesidir.Bunların arasında,4H-SiCve6H-SiCticari açıdan en önemli olanlarıdır.

Dışarıdan bakıldığında benzer görünüyorlar: her ikisi de yüksek termal iletkenliğe, güçlü kovalent bağlamaya ve geniş bant boşluklarına sahip altıgen politiplerdir.Atomik yığılmadaki ince farklılıklar onlara farklı elektronik davranışlar verir ve yarı iletken cihazlarda nasıl kullanıldıklarını belirler.

Bu makale, 4H-SiC ve 6H-SiC'nin kristal yapısında, fiziksel özelliklerinde ve pratik uygulamalarında nasıl farklılık gösterdiğine dair net ve orijinal bir açıklama sunar.

1SiC neden farklı politipler oluşturuyor?

SiC, alternatif silikon ve karbon katmanlarından oluşur.yığma sırasıBu yığılma dizisi farklı politipler üretir.

Basit bir benzetme, aynı kartları farklı ofset desenlerinde yığmaktır.

SiC:

• Kısa bir tekrarlama örneği,4 saat,

• Daha uzun bir desen oluştururken6H.

Bu tür küçük yapısal değişiklikler bile bant yapısını, enerji seviyelerini ve taşıyıcı hareketliliğini değiştirmek için yeterlidir.

2Kristal yapısı karşılaştırması

4H-SiC

• Yükleme sırası herDörtkatmanlar

• Kristal simetrisialtıgen

• C-eksen ızgara sabit yaklaşık olarak10.1 Å

Yükleme sırası daha kısa ve daha düzenli olduğu için, elde edilen kristalaz anisotropyve farklı yönlerde daha tutarlı elektronik özellikler.

6H-SiC

• Yükleme sırası herAltıkatmanlar

• Altıgenli kristal simetrisi

• C-eksen ızgara sabit yaklaşık olarak15.1 Å

Daha uzun tekrar mesafesi, bant yapısını daha karmaşık hale getiren ve yön bağımlı taşıyıcı hareketliliğine yol açan çok sayıda eşdeğer olmayan atomik site yaratır.

3Bandgap ve Elektronik Özellikler

4H-SiC sunuyor:

• Daha yüksek bandgap

• Yüksek parçalanma alanı

• Daha hızlı elektron taşıması

Bu özellikler, özellikle yüksek voltajlı ve yüksek frekanslı cihazlar için uygundur.

6H-SiC, hala geniş bant aralığı olan bir malzeme olsa da, daha karmaşık yığılma dizisi nedeniyle daha düşük hareketlilik gösterir.

4Termal ve Mekanik Özellikler

Her iki politip de aynı güçlü kovalent Si ̊C bağlarını paylaşıyor ve onlara:

• Yüksek ısı iletkenliği

• mükemmel mekanik dayanıklılık

• radyasyona ve kimyasal korozyona dayanıklılık

Isı iletkenlik değerleri benzer:

• 4H-SiC ≈ 4.9 W/cm·K

• 6H-SiC ≈ 4.7 W/cm·K

Farklar, cihaz seçimini önemli ölçüde etkilemek için çok küçüktür.

5Uygulamalar: Her bir politipin üstün olduğu yerler

4H-SiC: Güç elektronikleri için endüstri standardı

4H-SiC aşağıdaki durumlarda baskın:

• MOSFET'ler

• Schottky diyotları

• Güç modülleri

• Yüksek voltajlı anahtarlar

• Yüksek frekanslı dönüştürücüler

Üstün elektron hareketliliği ve parçalanma alanı, cihazın verimliliğini, anahtarlama hızını ve termal dayanıklılığını doğrudan artırır.

6H-SiC: Ucuz Ama Hala Değerli

6H-SiC aşağıdakilerde kullanılır:

• Mikrodalga cihazları

• Optoelektronik

• GaN epitaksi için substratlar

• UV fotodetektörleri

• Uzman araştırma uygulamaları

Elektronik özellikleri kristal yönüne göre değiştikçe, bazen 4H-SiC ile elde edilemeyen malzeme davranışlarını sağlar.

6Mühendisler hangi politipi seçmeli?

Hedef şu ise:

• daha yüksek voltaj

• daha yüksek verimlilik

• daha yüksek geçiş sıklığı

• daha düşük iletkenlik kaybı

O zaman...4H-SiCaçık bir seçim.

Başvuru aşağıdakileri içerirse:

• deneysel malzeme araştırması

• Niş RF davranışı

• Eski cihaz uyumluluğu

O zaman...6H-SiCİşe yarıyor.

7Sonuç.

4H-SiC ve 6H-SiC aynı elemental bileşiği paylaşsa da, farklı yığılma dizilimleri farklı elektronik manzaralar yaratır.4H-SiC üstün performans sunuyorBu arada, 6H-SiC, uzmanlaşmış optoelektronik ve RF alanlarında önemli bir rol oynamaya devam ediyor.

Bu yapısal ve elektronik farklılıkları anlamak, mühendislerin yeni nesil yarı iletken cihazlar için en uygun malzemeyi seçmelerine yardımcı olur.