第三代半导体材料碳化硅发展历程及制备技术

Question

如题所述

Answer 1

1. 第三代半导体材料，如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN），在结晶加工技术方面取得了突破，特别是在大规模生产方面。
2. 新型二维材料，如石墨烯和黑磷，以及氧化物半导体的研发，为第三代半导体材料的发展提供了新的可能性。
3. 碳化硅的发展历程包括：
- 早期发展：碳化硅材料在19世纪末被发现，并于1907年用于制作整流二极管，标志着其在电子器件中的应用开始。
- 发展阶段：20世纪60年代以后，美国等国家开始深入研究碳化硅材料，以发展更先进的无线电设备。80、90年代，随着晶体生长技术的掌握，碳化硅的商业化生产得以实现。
- 现代研究：21世纪以来，碳化硅在集成电路、功率电子等领域的应用研究取得迅速进展，实现了突破性成果。
4. 碳化硅的制备技术包括：
- 气相沉积（CVD）法：通过高温使气相中的材料在衬底上沉积成薄膜。
- 物理气相沉积（PVD）法：通过物理方法将物质从固态源转化为气态，然后在衬底上沉积生成薄膜或多层膜。
- 束外泻晶生长（PECVD）法：利用等离子体中的激发态粒子催化反应产生碳化硅膜，适用于高质量碳化硅膜的低温生长。
- 分子束外延（MBE）法：通过元素原子束或分子束打到衬底上生长晶体，属于超高真空技术。
- 液相外延生长（LPE）法：在高温高压环境中，通过液相碳化硅溶液实现衬底的外延生长。
5. 目前，碳化硅材料制备中需要克服的主要难题包括成本、效率和性能问题。然而，随着科研技术的不断进步，这些问题有望得到解决，碳化硅材料在功率电子、射频、光电等领域具有广阔的应用前景。