炭化ケイ素と窒化ガリウム材料の違いに関する議論

半導体は、導体と絶縁体の間の一種の材料です。それは制御可能な電気伝導率の特徴を持っています。半導体が外部の光と熱によって刺激されると、その導電率は大幅に変化し、半導体の導電率は、純粋な半導体に微量の不純物を加えることによって劇的に増加します。科学者ファラデーが硫化銀を発見して以来、シリコン、ゲルマニウム、ホウ素、アンチモン、炭化ケイ素、窒化ガリウムなどの半導体材料が次々と発見され、応用されてきました。

私たちの生活のすべての側面を半導体技術から切り離すことはできません。電化製品、照明、携帯電話、コンピューター、電子機器などはすべて半導体材料を必要とします。炭化ケイ素（SiC）と窒化ガリウム（GaN）は、第3世代の半導体材料に属し、非常に幅広い用途があります。前景。

炭化ケイ素と窒化ガリウムの類似点

炭化ケイ素と窒化ガリウムは、ワイドバンド半導体材料に属します。それらは、大きなバンドギャップ幅、高い電子ドリフト飽和速度、小さな誘電率、および良好な導電性の特徴を持っています。半導体デバイスの小型化と熱伝導性に対する市場の需要が高いため、そのような材料に対する市場の需要は急増しており、耐放射線性、高周波、高出力、高密度の集積電子デバイスの製造に適しています。 。

炭化ケイ素と窒化ガリウムの長所と短所

ダイヤモンドサンドとしても知られる炭化ケイ素は、石英砂、石油コークス、木材チップ、その他の原材料を抵抗炉の高温製錬で製造しています。炭化ケイ素には、天然の希土類鉱物であるモサンシも含まれています。 C、N、Bなどの最新の非酸化物ハイテク耐火材料の中で、炭化ケイ素は最も広く使用され、最も経済的なものです。現在、中国で生産されている工業用炭化ケイ素は、黒色炭化ケイ素と緑色炭化ケイ素に分けられており、どちらも六方晶です。

炭化ケイ素と窒化ガリウムの同じ材料と異なる材料

ラベル付きガリウム炭化ケイ素半導体石英砂

【ガイド】半導体は導体と絶縁体の間の一種の材料です。それは制御可能な電気伝導率の特徴を持っています。半導体が外部の光と熱によって刺激されると、その導電率は大幅に変化し、半導体の導電率は、純粋な半導体に微量の不純物を加えることによって劇的に増加します。

チャイニーズパウダーネットワークセミコンダクターは、導体と絶縁体の間の一種の材料です。それは制御可能な電気伝導率の特徴を持っています。半導体が外部の光と熱によって刺激されると、その導電率は大幅に変化し、半導体の導電率は、純粋な半導体に微量の不純物を加えることによって劇的に増加します。科学者ファラデーが硫化銀を発見して以来、シリコン、ゲルマニウム、ホウ素、アンチモン、炭化ケイ素、窒化ガリウムなどの半導体材料が次々と発見され、応用されてきました。

私たちの生活のすべての側面を半導体技術から切り離すことはできません。電化製品、照明、携帯電話、コンピューター、電子機器などはすべて半導体材料を必要とします。炭化ケイ素e（SiC）と窒化ガリウム（GaN）は、第3世代の半導体材料に属し、非常に幅広い用途があります。前景。

炭化ケイ素と窒化ガリウムの類似点

炭化ケイ素と窒化ガリウムは、ワイドバンド半導体材料に属します。それらは、大きなバンドギャップ幅、高い電子ドリフト飽和速度、小さな誘電率、および良好な導電性の特徴を持っています。半導体デバイスの小型化と熱伝導性に対する市場の需要が高いため、そのような材料に対する市場の需要は急増しており、耐放射線性、高周波、高出力、高密度の集積電子デバイスの製造に適しています。 。

炭化ケイ素と窒化ガリウムの長所と短所

炭化ケイ素とも呼ばれる炭化ケイ素は、石英砂、石油コークス、木材チップなどの原材料を使用して、電気抵抗炉で高温製錬することによって製造されます。炭化ケイ素は、自然界では珍しい鉱物でもあります-モアッサナイト。 C、N、Bなどの非酸化物ハイテク耐火原料の中で、炭化ケイ素が最も広く使用され、経済的なものです。現在、中国の炭化ケイ素の工業生産は、黒色の炭化ケイ素と緑色の炭化ケイ素に分けられており、どちらも六角形の結晶です。

窒化ガリウムは、窒素とガリウムの化合物であり、直接エネルギーギャップを持つ半導体です。化合物の構造はフィブリン鉱石と類似しており、硬度が高い。窒化ガリウムのエネルギーギャップは非常に広く、3.4電子ボルトであり、高出力、高速光電デバイスで使用できます。たとえば、窒化ガリウムは紫色のレーザーダイオードで使用でき、非線形半導体ポンプ固体レーザーなしで使用できます。条件下で、紫色のレーザーを生成します。

炭化ケイ素と窒化ガリウムの応用分野と難しさ

炭化ケイ素は、開発中の最も成熟した半導体材料です。世界中の国々が炭化ケイ素の研究を非常に重要視しています。米国、ヨーロッパ、日本は、国レベルで対応する研究計画を策定しただけではありません。

炭化ケイ素は硬度が高いため重要な研磨剤になりましたが、その適用範囲は一般的な研磨剤を超えています。たとえば、その高温耐性と熱伝導性により、トンネル窯やシャトル窯に適した窯材料の1つになっています。その導電性はそれを重要な電気発熱体にします。さらに、炭化ケイ素材料は、機能性セラミック、耐火材料、冶金原料、およびその他の用途にも使用できます。

炭化ケイ素デバイスの開発問題は設計上の問題ではなく、炭化ケイ素ウェーハのマイクロチューブ欠陥密度、低い伸長プロセス効率、ドーピングプロセスの特別な要件、および支持材料の耐熱性などのチップ構造の製造プロセスです。 。炭化ケイ素の生産に関するもう1つの問題は、環境保護です。炭化ケイ素は、製錬プロセス中に一酸化炭素や二酸化硫黄などの有害ガスを生成するためです。同時に、粉塵が適切に処理されていないと、汚染は非常に深刻です。

窒化ガリウムは、マイクロエレクトロニクスデバイスおよびオプトエレクトロニクスデバイスの開発のための新しい半導体材料です。それは、オプトエレクトロニクス、レーザー、高温および高出力デバイス、および高周波マイクロ波デバイスのアプリケーションで幅広い展望を持っています。

窒化ガリウム材料の開発には3つの問題があります。 1つは、アンモニア熱を利用して2インチの種結晶を直接培養するのに数年かかるため、高品質で大型のGaN種結晶を得る方法です。 2つ目は、窒化ガリウム材料の場合、基板の単結晶が長い間解決されていないため、窒化ガリウムは極性が高すぎて金属半導体オームを向上させることができないため、ヘテロエピタキシャル欠陥の密度が非常に高いことです。高ドーピング。接触、プロセス製造はより複雑です。第三に、窒化ガリウムの工業チェーンはまだ完全には形成されていません。

自然含有量が少ないため、炭化ケイ素のほとんどは人工です。一般的な方法は、石英砂とコークスを混合し、シリカと石油コークスを使用し、塩と木材チップを追加して電気炉に入れ、約2000°Cに加熱することです。高温では、さまざまな化学プロセスの後に炭化ケイ素マイクロパウダーが得られます。

フランスとスイスの科学者は、初めて窒化ガリウムを使用して、（100）-シリコン（結晶方位100）ベースで優れた性能を備えた高電子移動率トランジスタ（HEMT）の製造に成功しました。 OFweekによると、珠海の会社は8インチのガリウム窒化ケイ素生産ラインを所有しています。これは中国で最初に8インチのガリウム窒化ケイ素を大量生産した生産ラインです。現在、窒化ガリウムプロセスの製造上の問題は、膜冷却中の熱的ミスマッチ応力によって引き起こされており、窒化ガリウムの主な障害となる破裂や反りが発生しやすい。

炭化ケイ素と窒化ガリウムが半導体市場で主流になる可能性がある

中国は第三世代の半導体材料に重点を置いており、中国の半導体材料市場は近年急速に発展しています。その中でも、炭化ケイ素や窒化ガリウムが注目されています。炭化ケイ素と窒化ガリウムには多くの類似点があります。たとえば、それらはすべて良好な見通しを持っており、それらの材料特性は、第1世代の半導体材料よりも優れています。 2つの特性の違いにより、異なるアプリケーションが作成されました。将来的には、炭化ケイ素と窒化ガリウムはそれぞれの利点を発揮し、互いに補完して半導体アプリケーションの空をサポートします。

それにもかかわらず、炭化ケイ素と窒化ガリウムの産業上の問題はまだ解決されていない。たとえば、中国の材料の製造プロセスと品質は世界でトップに達していない、材料製造装置は深刻な輸入に依存している、炭化ケイ素と窒化ガリウムの材料とデバイス。産業チェーンはまだ形成されていません。国内の半導体材料を世界のトップランクに立たせるためには、これらの問題を段階的に解決する必要があります。

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