碳化硅 (碳化硅) 是一種廣泛使用的半導(dǎo)體材料，以其卓越的性能而聞名。由于其高導(dǎo)熱性，它通常用于各種應(yīng)用，寬帶隙，和優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度。然而， 碳化硅有不同的多型， 包括 4H SiC 和 6H-SiC, 具有獨(dú)特的特征。 在本此科普中主要講述 4H SiC 和 6H-SiC 之間的區(qū)別，突出他們的晶體結(jié)構(gòu)、特性、和應(yīng)用。
碳化硅是由硅和碳原子組成的化合物，它是一種化學(xué)式為SiC的共價(jià)材料，碳化硅以各種晶體結(jié)構(gòu)存在， 稱為多型。 這些多型體的不同之處在于它們的堆疊順序和原子排列， 導(dǎo)致它們的物理和電氣特性發(fā)生變化。
由于Si與C雙原子層堆積序列的差異會導(dǎo)致不同的晶體結(jié)構(gòu)，SiC有著超過200種（目前已知）同質(zhì)多型族。最被人熟知的便是立方密排的3C-SiC和六方密排的2H-SiC、4H-SiC、6H-SiC（碳化硅具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性能） 在這些當(dāng)中， 4H SiC 和 6H-SiC 被廣泛研究并用于各種半導(dǎo)體應(yīng)用， 兩種類型都表現(xiàn)出優(yōu)異的材料特性，但它們的具體特征使它們與眾不同。
碳化硅的晶體結(jié)構(gòu) 決定了它的屬性和性能。 4H SiC和6H-SiC均屬于六方晶系，區(qū)別在于它們的堆疊順序，在 4H 碳化硅中，這些層按 ABCB 順序堆疊。而在 6H-SiC 中，堆疊順序是ABABAB，堆疊的這種變化導(dǎo)致對稱性的差異、晶格常數(shù)、和這些多型體的電氣特性。前面提到的 4H SiC 具有 ABCB 堆疊順序， 與 6H-SiC 的 ABABAB 堆疊相比具有更高的對稱性。這種對稱性差異影響晶體生長過程， 導(dǎo)致缺陷密度和晶體質(zhì)量的變化。
物性
在物理性能方面，4H SiC 和 6H-SiC 都表現(xiàn)出相似的特性，它們具有高硬度，優(yōu)異的導(dǎo)熱性，和出色的耐化學(xué)性。然而，由于晶體結(jié)構(gòu)的不同， 4H SiC 沿 c 軸具有更高的熱導(dǎo)率，而 6H-SiC 在基面顯示出更高的熱導(dǎo)率， 這種區(qū)別使每種多型體適用于需要在不同方向散熱的特定應(yīng)用。
電性能
4H SiC 和 6H-SiC 的電性能也因其晶體結(jié)構(gòu)而不同， 4H-SiC與 6H-SiC 相比，H SiC 具有更高的電子遷移率， 使其成為高頻和大功率設(shè)備的理想選擇。另一方面， 6H-SiC 表現(xiàn)出較低濃度的深能級缺陷，使其適用于需要載流子復(fù)合率低的高質(zhì)量襯底的應(yīng)用。
4H SiC和6H-SiC在各個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用。這些多型體的獨(dú)特屬性使其成為不同半導(dǎo)體器件的理想選擇。 4H SiC常用于大功率電子器件，例如 MOSFET、肖特基二極管、和雙極結(jié)型晶體管，它也用于微波應(yīng)用。紫外發(fā)光二極管 (發(fā)光二極管)、和輻射探測器。另一方面, 是需要高質(zhì)量基材的應(yīng)用的首選, 包括電子器件的外延生長和制造。
6H-SiC——射頻應(yīng)用
總之, 4H SiC 和 6H-SiC 之間的主要區(qū)別在于它們的晶體結(jié)構(gòu), 物理特性, 和電氣性能。4H SiC 沿 c 軸表現(xiàn)出更高的熱導(dǎo)率, 更高的電子遷移率, 適用于大功率應(yīng)用. 6碳化硅, 具有較低的缺陷密度和較低的載流子復(fù)合率, 更適合高品質(zhì)基材應(yīng)用. 兩種多型體之間的選擇取決于半導(dǎo)體器件的具體要求及其預(yù)期應(yīng)用。
碳化硅, 具有獨(dú)特的性能和晶體結(jié)構(gòu), 為半導(dǎo)體應(yīng)用提供廣泛的可能性。 了解 4H SiC 和 6H-SiC 之間的區(qū)別對于為特定器件要求選擇合適的多型體至關(guān)重要。兩種多型各有優(yōu)勢，適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域 半導(dǎo)體行業(yè)。 無論是大功率電子產(chǎn)品還是高質(zhì)量基板, 碳化硅繼續(xù)為技術(shù)進(jìn)步鋪平道路。
