LED碳化硅衬底基础概要

碳化硅又称金钢砂或耐火砂。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。碳化硅主要分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种,均为六方晶体,比重为3.20~3.25,显微硬度为2840~3320kg/mm2。其中:黑碳化硅是以石英砂,石油焦和优质硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。绿碳化硅是以石油焦和优质硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。

碳化硅的硬度很大,具有优良的导热和导电性能,高温时能抗氧化。可以作为磨料,可用来做磨具,如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。还可以作为冶金去氧剂和耐高温材料。碳化硅主要有四大应用领域,即: 功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。并且高纯度的单晶,可用于制造半导体、制造碳化硅纤维。碳化硅(SiC)由于其独特的物理及电子特性,在一些应用上成为最佳的半导体材料: 短波长光电元件,高温,抗幅射以及高频大功率元件。主要优势如下:

1. 宽能级(eV)
4H-SiC: 3.26 6H-Sic: 3.03 GaAs: 1.43 Si: 1.12
2. 高热传导率(W/cm‧K@RT)
4H-SiC: 3.0-3.8 6H-SiC: 3.0-3.8 GaAs: 0.5 Si: 1.5
3. 高击穿电场(V/cm)
4H-SiC: 2.2x106 6H-SiC: 2.4x106 GaAs: 3x105 Si: 2.5x105
4. 高饱和电子迁移速度(cm/sec @E 2x105V/cm)
4H-SiC: 2.0x107 6H-SiC: 2.0x107 GaAs: 1.0x10 Si: 1.0x107

由于碳化硅的宽能级,以其制成的电子元件可在极高温下工作,可以抵受的电压或电场八倍于硅或砷化鎵,特别适用于制造高压大功率元件如高压二极体。碳化硅是热的良导体,导热特性优于任何其他半导体材料。碳化硅优良的特性使其在工业和军事上有很大的应用范围。
 
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