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对半导体产业所需材料的高品质金刚石的期望

2022-08-31 00:00:00
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  对半导体产业所需材料的高品质金刚石的期望,让鲲鹏精密智能科技来个大家说说看吧

  一、半导体材料的特性

  半导体材料的特征参数是带隙、电阻率、载流子迁移率、非平衡载流子寿命和位错密度。

  电阻率、载流子迁移率:反映材料的电导率;

  非平衡载流子寿命:对外反映半导体材料的作用

  内部载流子从非平衡态跃迁到平衡态的弛豫特性;

  位错密度:用来衡量半导体单晶材料的晶格完整性程度。

  半导体材料的特性参数不仅可以反映半导体材料与其他非半导体材料的差异,更重要的是可以反映各种半导体材料甚至同一种材料在不同情况下的特性差异。

  二、金刚石半导体材料的导电机理

  半导体材料的导电机制是通过电子和空穴两种载流子实现的,分为N型和P型。金刚石作为IV族元素,在其晶体结构中可以看出有两个面心立方结构,它们是沿体对角线平移1/4晶格常数而形成的。碳原子以sp3杂化轨道与相邻的4个碳原子共价键合,形成规则的四面体结构。通过在金刚石中掺杂适当的元素,可以改变其电性能,使其广泛用作半导体材料。在电气设备中。

  型掺杂

  掺硼半导体金刚石单晶是制备高温大功率半导体元件的首选材料,在电子、核能、航空航天等领域具有广阔的应用前景。目前,应进一步研究金刚石的硼掺杂,通过选择合适的硼源和调整硼的掺杂浓度来提高掺硼金刚石的载流子迁移率,并将其应用于二极管、场效应晶体管和制备过程中。检测器等,提高了设备??的工作性能。

  型掺杂

  实现基于pn结的同质外延金刚石电子应用非常重要,是双极器件发展的关键。科学家们尝试在金刚石中掺杂氮、硫、锂和磷等元素,以实现其 n 型导电性。由于金刚石中氮的较深杂质能级(距导带底部1.7-2 eV的深能级),含氮金刚石在室温下是良好的绝缘体,金刚石的n型导电性无法实现。硫原子的半径远大于碳原子的半径,金刚石的掺入会引起大量的晶格畸变,导致大量的晶格缺陷,使大部分硫失去活性。

  三、金刚石半导体的应用

  具有高载流子迁移率、高热导率、高击穿电场、高载流子饱和率和低介电常数等一系列优异的物理化学性能,尤其在电子技术领域受到广泛关注和认可作为最有前途的新型半导体材料。基于这些优势,超宽带隙半导体材料的使用可以使新一代电子器件变得更小、更快、更可靠、更高效。这有助于降低电子元件的质量、尺寸和生命周期成本,同时允许设备在更高的温度、电压和频率下运行,并使电子设备能够以更少的能源实现更高的性能。

  金刚石用于半导体行业,首要条件是要有一定的规格和质量要求。地球上天然金刚石的储量非常稀缺,而能够满足尺寸和质量要求的天然金刚石比例,如何大幅度降低大尺寸金刚石单晶材料的成本是解决金刚石单晶问题的根本。半导体行业的巨大需求。

半导体产业所需材料


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