실리콘 카바이드는 무엇입니까?

이름에서 알 수 있듯이, 탄화규소는 Si와 C로 구성된 화합물인 중요한 3세대 반도체 소재입니다. 이 두 원소의 이러한 결합으로 견고한 사면체 구조가 형성되어 특히 전력 전자 및 신에너지 분야에서 수많은 장점과 폭넓은 응용 가능성을 제공합니다.

물론 SiC 소재는 Si 원자 1개와 C ​​원자 1개로 이루어진 단일 사면체로 구성되는 것이 아니라, 무수히 많은 Si와 C 원자로 구성되어 있습니다. 다수의 Si 및 C 원자가 물결 모양의 이중 원자층(C 원자 1층과 Si 원자 1층)을 형성하고, 수많은 이중 원자층이 쌓여 SiC 결정을 형성합니다. Si-C 이중 원자층을 적층하는 과정에서 발생하는 주기적인 변화로 인해 현재 서로 다른 배열을 지닌 200개 이상의 다양한 결정 구조가 존재합니다. 현재 실제 응용 분야에서 가장 일반적인 결정 형태는 3C-SiC, 4H-SiC 및 6H-SiC입니다.

탄화규소 결정의 장점:

(1) 기계적 성질

탄화 규소 결정은 매우 높은 경도와 우수한 내마모성을 가지며, 다이아몬드 다음으로 지금까지 발견된 두 번째로 단단한 결정입니다. 우수한 기계적 특성으로 인해 분말형 탄화규소는 절단 또는 연마 산업에서 자주 사용되며 일부 가공물의 내마모성 코팅에도 탄화규소 코팅이 사용됩니다. 예를 들어 산동 군함 갑판의 내마모성 코팅은 탄화규소로 만들어졌습니다.

(2) 열적 특성

탄화규소의 열전도율은 기존 Si 반도체의 3배, GaAs의 8배입니다. 탄화규소로 만든 장치는 발생된 열을 빠르게 방출할 수 있으므로 탄화규소 장치는 방열 조건에 대한 요구 사항이 상대적으로 느슨하고 고전력 장치 제조에 더 적합합니다. 탄화규소는 또한 안정적인 열역학적 특성을 가지고 있습니다. 상압에서는 녹지 않고 고온에서 Si 및 C 증기로 직접 분해됩니다.

(3) 화학적 성질

탄화규소는 안정된 화학적 성질과 우수한 내식성을 가지고 있습니다. 실온에서는 알려진 산과 반응하지 않습니다. 탄화규소를 공기 중에 오랫동안 방치하면 표면에 치밀한 SiO2 얇은 층이 천천히 형성되어 더 이상의 산화 반응을 방지합니다.

(4) 전기적 특성

와이드 밴드갭 반도체의 대표적인 소재로 6H-SiC와 4H-SiC의 밴드갭 폭은 각각 3.0eV, 3.2eV로 Si의 3배, GaAs의 2배에 달한다. 탄화규소로 만든 반도체 장치는 누설 전류가 작고 항복 전기장이 크기 때문에 탄화규소는 고전력 장치에 이상적인 재료로 간주됩니다. 탄화규소의 포화 전자 이동도는 Si보다 2배 더 높기 때문에 고주파 장치 제조에 확실한 이점을 제공합니다.

(5) 광학적 성질

넓은 밴드갭으로 인해 도핑되지 않은 탄화규소 결정은 무색 투명합니다. 도핑된 탄화규소 결정은 특성의 차이로 인해 다양한 색상을 나타냅니다. 예를 들어, N으로 도핑한 후 6H-SiC는 녹색으로 나타나고, 4H-SiC는 갈색으로 나타나고, 15R-SiC는 노란색으로 나타납니다. Al을 도핑하면 4H-SiC가 파란색으로 보입니다. 색상을 관찰하여 다형을 결정하는 것은 탄화규소 다형을 구별하는 직관적인 방법입니다.

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