Carbură de siliciu: steaua strălucitoare a materialelor semiconductoare a treia generație

1, definiția și structura carburii de siliciu
Silicon carbide, in terms of its chemical composition, is a compound made of two elements, silicon (Si) and carbon (C), bonded covalently. Its crystal structure is rich and varied, and the common ones are cubic crystal system ( -SiC) and hexagonal crystal system ( -SiC). Different crystal structures give silicon carbide different performance characteristics, with -SIC fiind mai frecvent în aplicațiile industriale datorită stabilității sale termice și chimice mai mari . la nivel atomic, atomii de siliciu și de carbon sunt aliniați cu precizie pentru a forma o structură puternică și organizată de zăbrele, care pune o bază solidă pentru proprietățile unice ale carburii de siliciu .}}}

2, Caracteristicile carburii de siliciu
(1) Lățime de bandă ridicată: carbura de siliciu are o lățime de bandă de până la 3 . 2ev, de aproximativ trei ori mai mare decât a materialelor de siliciu convenționale . Această caracteristică permite dispozitivelor de carbură de siliciu să funcționeze stabil la temperaturi mai ridicate, tensiuni mai mari și cu curenții de scurgere mai scăzute, care să îmbunătățească în mod semnificativ performanța și fundabilitatea înaltă, care să îmbunătățească în mod semnificativ performanța și fundabilitatea de retinere, care să îmbunătățească în mod semnificativ performanța și fundabilitatea de fundabilitate {4}, de exemplu, în mod semnificativ, în mod semnificativ, la performanță și cu relativitate înaltă, care să îmbunătățească în mod semnificativ performanța și fundabilitatea de fundabilitate {4}, de exemplu, la nivel înalt, în mod semnificativ, la nivel înalt și la nivel de relativă și cu fundabilitate mai ridicată { Temperaturi, dispozitivele de siliciu pot experimenta o creștere dramatică a concentrației de purtător din cauza excitației termice, care poate duce la defecțiunea dispozitivului, în timp ce dispozitivele de carbură de siliciu sunt capabile să mențină o funcționare stabilă datorită lățimii mari de bandă, care protejează eficient împotriva unor astfel de tulburări termice.
(2) Conductivitate termică ridicată: carbura de siliciu are o conductivitate termică foarte ridicată, care este 3-5 de ori mai mare decât cea a siliciului . Conductivitate termică bună înseamnă că carbura de siliciu este capabilă să conducă căldura mai eficient și să disipeze rapid căldura generată în timpul funcționării dispozitivelor electronice, scăzând efectiv}} Temperatura dispozitivului și îmbunătățind căldura disiparea eficienței dispozitivelor electronice, 3 power semiconductor devices as an example, when running at high power, a large amount of heat will cause the device performance to drop or even damage it. Devices made with silicon carbide materials, however, are able to run stably and consistently at higher power due to its excellent heat dissipation ability, greatly improving the performance and service life of the devices.
(3) High breakdown field strength: The breakdown field strength of silicon carbide is about 10 times that of silicon, which enables it to withstand higher voltages. In power electronics, the high breakdown field strength means that power devices can be manufactured with higher withstand voltages and in smaller sizes. For example, in high-voltage transmission and power conversion systems, the use of Dispozitivele de carbură de siliciu pot reduce eficient numărul de dispozitive și dimensiunea sistemului, îmbunătățind în același timp eficiența de conversie și stabilitatea sistemului .
(4) high hardness and wear resistance: silicon carbide is extremely hard, Mohs hardness of 9.5, second only to diamond. This high hardness characteristic makes it widely used in the field of wear-resistant materials, such as making abrasives, cutting tools, wear-resistant linings and so on. In industrial production, many equipments need to run in the harsh wear Mediul, cum ar fi utilajele miniere din concasor, moară, utilizarea pieselor din material din carbură de siliciu poate îmbunătăți semnificativ rezistența la uzură a echipamentului, poate reduce costul de întreținere a echipamentului și poate prelungi durata de viață a echipamentului.
(5) Chemical stability: silicon carbide has good chemical stability, at room temperature almost does not react with any chemical reagents, even at high temperatures, strong acids and alkalis and other extreme environments, its chemical properties are relatively stable. This characteristic makes silicon carbide in the chemical industry, metallurgy and other corrosive environments have important application value, for example, can be used in Fabricarea conductei rezistente la coroziune, căptușeala reactorului și așa mai departe pe .

3, Aplicarea carburii de siliciu
(1) new energy vehicles: in the field of new energy vehicles, silicon carbide is playing an increasingly important role. On the one hand, the use of silicon carbide power modules in motor drive systems can significantly improve system efficiency and reduce energy loss, thereby increasing the vehicle's range. For example, the Tesla Model 3 uses silicon carbide power modules, which have led to significant improvements in energy efficiency and performance. On the other hand, in on-board charging and DC/DC conversion, the application of silicon carbide devices can realize higher power density and faster charging speed, thus improving the charging experience of users. With the rapid development of the new energy vehicle market, the demand for silicon carbide in this field will continue to grow.
(2) Comunicare 5G: Rețeaua de comunicare 5G pune la dispoziție cerințe mai mari cu privire la performanța dispozitivelor RF . datorită mobilității sale cu electroni ridicate, a rezistenței la câmpul de defalcare ridicat și a altor caracteristici, dispozitivele RF bazate pe carbură de siliciu sunt capabile să obțină o putere mai mare de putere și o prelucrare mai eficientă a semnalului pentru a satisface cerințele pentru 8}} în același timp, în același timp, în timp de 5g stații de bază {8 Miniaturizarea și caracteristicile ușoare ale dispozitivelor din carbură de siliciu ajută, de asemenea, la reducerea volumului și a greutății echipamentelor stației de bază, la îmbunătățirea integrării și fiabilității echipamentelor și la promovarea aplicației și dezvoltării pe scară largă a tehnologiei de comunicare 5G .
(3) Fotovoltaic și stocare de energie: În industria fotovoltaică, invertorul este echipamentul cheie pentru transformarea energiei solare în electricitate . Aplicarea dispozitivelor de energie din carbură de siliciu poate îmbunătăți eficient eficiența de conversie a invertorului și reduce pierderea de energie în procesul de generare a energiei {îmbunătățind 2 Depozitarea, dispozitivele de carbură de siliciu pot fi utilizate în sistemele de gestionare a bateriilor și sistemele de conversie a energiei electrice, care pot realiza încărcarea și descărcarea rapidă, îmbunătăți stabilitatea și fiabilitatea sistemului de stocare a energiei și să promoveze dezvoltarea și aplicarea tehnologiei de stocare a energiei .
(4) Aerospace: The aerospace field is extremely demanding on the performance of materials, requiring materials with high reliability, high temperature resistance, radiation resistance and other characteristics. Silicon carbide has been widely used in the aerospace field by virtue of its excellent comprehensive performance. For example, silicon carbide materials and devices can play an important role in the hot-end components of aviation Motoarele, sistemele de disipare a căldurii echipamentelor electronice în aeronave și sistemele de alimentare ale sateliților, contribuind la îmbunătățirea performanței și fiabilității echipamentelor aerospațiale, la reducerea greutății echipamentelor și la îmbunătățirea eficienței utilizării energiei .
(5) Putere industrială și electrică: în câmpul industrial, carbura de siliciu poate fi utilizată pentru a fabrica o varietate de piese rezistente la uzură, la temperatură ridicată, la coroziune, cum ar fi garnituri mecanice, căptușeală de cuptor cu temperatură ridicată, conducte rezistente la uzură, etc. Dispozitivele de alimentare cu carbură pot fi utilizate în transmisia, transformarea și distribuția rețelei inteligente, pentru a realiza conversia și transmiterea eficientă a energiei electrice, pentru a îmbunătăți stabilitatea și fiabilitatea rețelei electrice și pentru a reduce pierderile de transmisie .
4, Tendința de dezvoltare a carburii de siliciu
(1) Inovația tehnologică pentru promovarea performanței: Odată cu dezvoltarea continuă a științei materialelor și tehnologiei semiconductorilor, procesul de preparare a carburilor de siliciu și tehnologia de fabricație a dispozitivelor vor continua să inoveze . în viitor, prin optimizarea procesului de creștere a cristalelor, îmbunătățirea tehnologiei epitaxiale și a dispozitivului, va îmbunătăți în continuare integrarea și performanța de silicon, pentru a reduce. carbură de siliciu în mai multe câmpuri de înaltă calitate .
(2) Reducerea costurilor pentru promovarea penetrării pieței: în prezent, costul relativ ridicat al materialelor și dispozitivelor din carbură de siliciu, limitând aplicația sa pe scară largă . în viitor, odată cu extinderea scării de producție, maturitatea tehnologiei și îmbunătățirea lanțului industrial, costul de producție al carburii de silicon este de așteptat să reducă treptat .} pe un singur manșon, se așteaptă treptat prin intermediul .} pe un singur manșon, se așteaptă treptat prin intermediul . pe un singur hor Extinderea capacității de producție pentru a obține economii de scară, reducerea costului de producție pe unitatea de produs; Pe de altă parte, inovația tehnologică va îmbunătăți eficiența producției, va reduce consumul de materii prime și rata de resturi și va reduce și mai mult costurile . Costurile reduse vor face ca carbura de siliciu să fie în mai multe domenii cu fezabilitate economică, pentru a promova penetrarea pieței sale și extinderea aplicației .
(3) Zonele de aplicare continuă să se extindă: Odată cu îmbunătățirea performanței carburii de siliciu și reducerea costurilor, zonele sale de aplicare vor continua să se extindă . În plus față de noile vehicule energetice existente, comunicații 5G, stocare fotovoltaică de energie și alte zone ale aplicației aprofundate, carbura de siliciu va fi, de asemenea Aplicarea potențialului imens . în același timp, întrucât preocuparea globală pentru eficiența energetică și protecția mediului continuă să crească, carbura de siliciu, ca material extrem de eficient și de economisire a energiei, va juca un rol mai important în sectorul energetic, contribuind la tranziția globală a energiei și la dezvoltarea durabilă .}}}}
(4) Dezvoltarea accelerată a sinergiei industriale: Dezvoltarea industriei carburilor de siliciu nu poate fi separată de lanțul industrial al întreprinderilor din amonte și din aval . În viitor, întreprinderile din substrat, epitaxial, fabricarea de dispozitive, dezvoltarea aplicației și alte legături vor consolida cooperarea și comunicarea pentru a forma o ecologie industrială mai strânsă {{2 a standardelor industriei, optimizarea gestionării lanțului de aprovizionare, etc. ., pentru a îmbunătăți competitivitatea generală a industriei și pentru a promova dezvoltarea rapidă și sănătoasă a industriei de carbură de siliciu .
In conclusion, as a representative of the third generation of semiconductor materials, silicon carbide is becoming a global research hotspot in the field of materials science and semiconductors and the focus of industrial development by virtue of its excellent performance and broad application prospects. With the continuous progress of technology and the gradual maturation of the industry, silicon carbide is expected to realize breakthroughs in more fields and make important contributions to Promovarea progresului științific și tehnologic modern și a dezvoltării sociale .