碳化矽晶體材料技術發展 | 我要找工作
![碳化矽晶體材料技術發展](https://i.imgur.com/sLIY79K.jpg)
2022年1月10日—碳化矽為矽與碳相鍵結而成的化合物,事實上這個材料很早以前就被合成出來,最有名的就是艾奇遜(E.G.Acheson)於1893年,研究出來的合成碳化矽的技術,這 ...
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黃崇傑/工研院綠能所
隨著5G、電動車、高速運算時代來臨,科技產品對於高頻、高速充電與電力應用的需求快速上升,以矽材料為主的功率元件已經沒有辦法滿足這樣的需求;碳化矽(SiC)有較高的能隙,因此SiC元件遇到高溫、高壓、高電流時,比起Si或GaAs元件特性更穩定,能源轉換也更好,是可預期的明日之星。所以近期SiC產業正在快速發展。然而,整個SiC產業仍有許多問題需要改進,特別是在晶體生長方面。這是因為晶圓在SiC元件中佔據~50% 的成本,且其晶體質量直接影響組件製造的良率。本文將對SiC產業現況及長晶技術的發展做簡要的介紹。
一、前言
碳化矽為矽與碳相鍵結而成的化合物,事實上這個材料很早以前就被合成出來,最有名的就是艾奇遜(E.G. Acheson)於1893年,研究出來的合成碳化矽的技術,這技術所用的裝置就是大家常說的艾奇遜爐,此技術一直沿用至今。艾奇遜爐是以石墨材料為爐心的電阻爐,通電加熱爐心,周圍的石英和碳會產生化學反應生成碳化矽,合成的碳化矽會因距離石墨電阻加熱源遠近的不同在純度上有一定的差別,最靠近電阻加熱源的地方產生的無色、淡黃色或綠色的碳化矽材料,這種方式作成的碳化矽材料純度雖不夠高(95%~99%),但因為硬度高(可達9~9.5),又耐高溫,所以早就被工業界採用,用於研磨材料、汽車剎車片、加熱器和需要高溫用的耐火材等用途。
相較於鑽石,天然生成的碳化矽在地球上極為罕見,只在一些隕石和超基性岩(Ultrabasicrock)中發現過,這天然的材料最早由法國化學家亨利·莫桑(Henri Moissan) 於20世纪初,在巴林傑隕石坑(Barringer Crater)中的一塊隕石碎片中發現。他對碎片研究後,發現了一種在自然界沒見過的礦物”碳化矽”,也檢測到異常的碳矽同位素比,顯示這些天然碳化矽幾乎全部來自於太陽系以外的星系;1905年國際上為了紀念亨利莫桑的貢獻,把該礦物命名為莫桑石。
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