Discusión sobre la diferencia entre los materiales de carburo de silicio y nitruro de galio

El semiconductor es un tipo de material entre conductor y aislante. Tiene las características de conductividad eléctrica controlable. Cuando el semiconductor es estimulado por luz y calor externos, su conductividad cambiará significativamente y la conductividad del semiconductor aumentará dramáticamente al agregar trazas de impurezas al semiconductor puro. Desde el descubrimiento del sulfuro de plata por los científicos de Faraday, se han descubierto y aplicado uno tras otro materiales semiconductores como el silicio, el germanio, el boro, el antimonio, el carburo de silicio y el nitruro de galio.

Todos los aspectos de nuestras vidas no pueden separarse de la tecnología de semiconductores. Los aparatos eléctricos, la iluminación, los teléfonos móviles, las computadoras, los dispositivos electrónicos, etc., requieren materiales semiconductores. El carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN) pertenecen a los materiales semiconductores de tercera generación y tienen una aplicación muy amplia. primer plano.

Las similitudes entre el carburo de silicio y el nitruro de galio

El carburo de silicio y el nitruro de galio pertenecen a materiales semiconductores de banda ancha. Tienen las características de gran ancho de banda prohibida, alta velocidad de saturación por deriva de electrones, pequeña constante dieléctrica y buena conductividad. Con la alta demanda del mercado para la miniaturización y la conductividad térmica de dispositivos semiconductores, la demanda del mercado de dichos materiales se ha disparado y es adecuada para la producción de dispositivos electrónicos integrados resistentes a la radiación, de alta frecuencia, alta potencia y alta densidad. .

Las ventajas y desventajas del carburo de silicio y el nitruro de galio.

El carburo de silicio, también conocido como arena de diamante, está hecho de arena de cuarzo, coque de petróleo, astillas de madera y otras materias primas a través del horno de resistencia de fundición a alta temperatura. El carburo de silicio también tiene un mineral raro en la naturaleza, Mosangshi. Entre los materiales refractarios modernos de alta tecnología sin óxido, como C, N y B, el carburo de silicio es el más utilizado y el más económico. En la actualidad, el carburo de silicio industrial producido en China se divide en carburo de silicio negro y carburo de silicio verde, ambos cristales hexagonales.

Los mismos y diferentes materiales de carburo de silicio y nitruro de galio

Arena de cuarzo semiconductora de carburo de silicio de galio etiquetado

[Guía] Semiconductor es un tipo de material entre conductor y aislante. Tiene las características de conductividad eléctrica controlable. Cuando el semiconductor es estimulado por luz y calor externos, su conductividad cambiará significativamente y la conductividad del semiconductor aumentará dramáticamente al agregar trazas de impurezas al semiconductor puro.

El semiconductor de red de polvo chino es un tipo de material entre conductor y aislante. Tiene las características de conductividad eléctrica controlable. Cuando el semiconductor es estimulado por luz y calor externos, su conductividad cambiará significativamente y la conductividad del semiconductor aumentará dramáticamente al agregar trazas de impurezas al semiconductor puro. Desde el descubrimiento del sulfuro de plata por los científicos de Faraday, se han descubierto y aplicado uno tras otro materiales semiconductores como el silicio, el germanio, el boro, el antimonio, el carburo de silicio y el nitruro de galio.

Todos los aspectos de nuestras vidas no pueden separarse de la tecnología de semiconductores. Los aparatos eléctricos, la iluminación, los teléfonos móviles, las computadoras, los dispositivos electrónicos, etc., requieren materiales semiconductores. El carburo de silicio e (SiC) y el nitruro de galio (GaN) pertenecen a los materiales semiconductores de tercera generación y tienen una aplicación muy amplia. primer plano.

Las similitudes entre el carburo de silicio y el nitruro de galio

El carburo de silicio y el nitruro de galio pertenecen a materiales semiconductores de banda ancha. Tienen las características de gran ancho de banda prohibida, alta velocidad de saturación por deriva de electrones, pequeña constante dieléctrica y buena conductividad. Con la alta demanda del mercado para la miniaturización y la conductividad térmica de dispositivos semiconductores, la demanda del mercado de dichos materiales se ha disparado y es adecuada para la producción de dispositivos electrónicos integrados resistentes a la radiación, de alta frecuencia, alta potencia y alta densidad. .

Las ventajas y desventajas del carburo de silicio y el nitruro de galio.

El carburo de silicio, también conocido como carburo de silicio, se fabrica utilizando arena de cuarzo, coque de petróleo, astillas de madera y otras materias primas mediante fundición a alta temperatura en un horno de resistencia eléctrica. El carburo de silicio también es un mineral raro en la naturaleza: la moissanita. Entre las materias primas refractarias de alta tecnología sin óxidos como C, N y B, el carburo de silicio es el más utilizado y económico. En la actualidad, la producción industrial de carburo de silicio de China se divide en carburo de silicio negro y carburo de silicio verde, ambos cristales hexagonales.

El nitruro de galio es un compuesto de nitrógeno y galio, un semiconductor con una brecha de energía directa. La estructura del compuesto es similar a la del mineral de fibrina y tiene una gran dureza. La brecha de energía del nitruro de galio es muy amplia, 3,4 electronvoltios, que se puede utilizar en dispositivos fotoeléctricos de alta potencia y alta velocidad. Por ejemplo, el nitruro de galio se puede usar en diodos láser violetas y se puede usar sin láseres sólidos de bomba semiconductora no lineal. Bajo las condiciones, produce láseres violetas.

Campos de aplicación y dificultades del carburo de silicio y nitruro de galio

El carburo de silicio es el material semiconductor más maduro del desarrollo. Los países de todo el mundo conceden gran importancia a la investigación del carburo de silicio. Estados Unidos, Europa y Japón no solo han formulado los correspondientes planes de investigación a nivel nacional.

El carburo de silicio se ha convertido en un abrasivo importante por su gran dureza, pero su rango de aplicación supera al del abrasivo general. Por ejemplo, su resistencia a altas temperaturas y su conductividad térmica lo convierten en uno de los materiales de horno preferidos para hornos de túnel o hornos lanzadera. Su conductividad lo convierte en un importante elemento calefactor eléctrico. Además, los materiales de carburo de silicio también se pueden utilizar en cerámicas funcionales, materiales refractarios, materias primas metalúrgicas y otras aplicaciones.

El problema de desarrollo de los dispositivos de carburo de silicio no es el problema de diseño, sino el proceso de producción de la estructura del chip, como la densidad de defectos de microtubos de las obleas de carburo de silicio, la baja eficiencia del proceso de extensión, los requisitos especiales de los procesos de dopaje y la resistencia a la temperatura de los materiales de soporte. . Otro problema con la producción de carburo de silicio es la protección del medio ambiente, porque el carburo de silicio produce gases nocivos como monóxido de carbono y dióxido de azufre durante el proceso de fundición. Al mismo tiempo, si las partículas de polvo no se tratan adecuadamente, la contaminación es muy grave.

El nitruro de galio es un nuevo material semiconductor para el desarrollo de dispositivos microelectrónicos y optoelectrónicos. Tiene amplias perspectivas en aplicaciones de optoelectrónica, láseres, dispositivos de alta temperatura y alta potencia y dispositivos de microondas de alta frecuencia.

Hay tres problemas en el desarrollo de materiales de nitruro de galio. Una es cómo obtener cristales de semillas de GaN de gran tamaño y alta calidad, porque se necesitan varios años para cultivar un cristal de semillas de dos pulgadas directamente usando calor de amoníaco; La segunda es que para los materiales de nitruro de galio, debido al hecho de que el sustrato monocristalino no se ha resuelto durante mucho tiempo, la densidad de defectos heteroepitaxiales es bastante alta, porque el nitruro de galio es demasiado polar para obtener mejores ohmios de semiconductores metálicos a través de alto dopaje. El contacto, el proceso de fabricación es más complejo; En tercer lugar, la cadena industrial del nitruro de galio aún no se ha formado completamente.

Debido al bajo contenido natural, la mayor parte del carburo de silicio es artificial. El método común es mezclar arena de cuarzo con coque, usar sílice y coque de petróleo, agregar sal y astillas de madera, ponerlo en el horno eléctrico y calentarlo a unos 2000 ° C. A altas temperaturas, el micropolvo de carburo de silicio se obtiene después de varios procesos químicos.

Por primera vez, científicos franceses y suizos utilizaron nitruro de galio para producir con éxito transistores de alta tasa de migración de electrones (HEMT) con un rendimiento excelente en la base (100) -Silicio (orientación cristalina 100). Una empresa en Zhuhai posee una línea de producción de nitruro de silicio de galio de 8 pulgadas, la primera línea de producción en China en producir en masa el nitruro de silicio de galio de 8 pulgadas, según OFweek. En la actualidad, el problema de fabricación del proceso de nitruro de galio se debe a la tensión de desajuste térmico durante el enfriamiento de la película, y es propenso a romperse o deformarse, lo que se convierte en el principal obstáculo para el nitruro de galio.

El carburo de silicio y el nitruro de galio pueden convertirse en la corriente principal en el mercado de semiconductores

Con el énfasis del país en los materiales semiconductores de tercera generación, el mercado de materiales semiconductores en China se ha desarrollado rápidamente en los últimos años. Entre ellos, el carburo de silicio y el nitruro de galio han atraído mucha atención. El carburo de silicio y el nitruro de galio tienen muchas similitudes. Por ejemplo, todos tienen buenas perspectivas y sus propiedades materiales son mejores que las de los materiales semiconductores de primera y segunda generación. La diferencia entre las dos características ha creado diferentes aplicaciones. En el futuro, el carburo de silicio y el nitruro de galio ejercerán sus respectivas ventajas y se complementarán entre sí para respaldar el cielo de las aplicaciones de semiconductores.

A pesar de ello, quedan por resolver los problemas industriales del carburo de silicio y el nitruro de galio. Por ejemplo, el proceso de fabricación y la calidad de los materiales en China no han alcanzado la cima en el mundo, los equipos de fabricación de materiales dependen de importantes importaciones y de materiales y dispositivos de carburo de silicio y nitruro de galio. Aún no se han formado cadenas industriales. Estos problemas deben resolverse paso a paso para que los materiales semiconductores domésticos se encuentren entre los primeros puestos del mundo.

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