碳化硅 (碳化硅) 是一种广泛使用的半导体材料，以其卓越的性能而闻名。由于其高导热性，它通常用于各种应用，宽带隙，和优异的机械强度。然而， 碳化硅有不同的多型， 包括 4H SiC 和 6H-SiC, 具有独特的特征。 在本此科普中主要讲述 4H SiC 和 6H-SiC 之间的区别，突出他们的晶体结构、特性、和应用。

碳化硅概述

碳化硅是由硅和碳原子组成的化合物，它是一种化学式为SiC的共价材料，碳化硅以各种晶体结构存在， 称为多型。 这些多型体的不同之处在于它们的堆叠顺序和原子排列， 导致它们的物理和电气特性发生变化。

碳化硅的种类

由于Si与C双原子层堆积序列的差异会导致不同的晶体结构，SiC有着超过200种（目前已知）同质多型族。最被人熟知的便是立方密排的3C-SiC和六方密排的2H-SiC、4H-SiC、6H-SiC（碳化硅具有优良的物理和化学性能） 在这些当中， 4H SiC 和 6H-SiC 被广泛研究并用于各种半导体应用， 两种类型都表现出优异的材料特性，但它们的具体特征使它们与众不同。

碳化硅的结构

碳化硅的晶体结构 决定了它的属性和性能。 4H SiC和6H-SiC均属于六方晶系，区别在于它们的堆叠顺序，在 4H 碳化硅中，这些层按 ABCB 顺序堆叠。而在 6H-SiC 中，堆叠顺序是ABABAB，堆叠的这种变化导致对称性的差异、晶格常数、和这些多型体的电气特性。前面提到的 4H SiC 具有 ABCB 堆叠顺序， 与 6H-SiC 的 ABABAB 堆叠相比具有更高的对称性。这种对称性差异影响晶体生长过程， 导致缺陷密度和晶体质量的变化。

物性

在物理性能方面，4H SiC 和 6H-SiC 都表现出相似的特性，它们具有高硬度，优异的导热性，和出色的耐化学性。然而，由于晶体结构的不同， 4H SiC 沿 c 轴具有更高的热导率，而 6H-SiC 在基面显示出更高的热导率， 这种区别使每种多型体适用于需要在不同方向散热的特定应用。

电性能

4H SiC 和 6H-SiC 的电性能也因其晶体结构而不同， 4H-SiC与 6H-SiC 相比，H SiC 具有更高的电子迁移率， 使其成为高频和大功率设备的理想选择。另一方面， 6H-SiC 表现出较低浓度的深能级缺陷，使其适用于需要载流子复合率低的高质量衬底的应用。

4H SiC和6H-SiC应用

4H SiC和6H-SiC在各个领域都有应用。这些多型体的独特属性使其成为不同半导体器件的理想选择。 4H SiC常用于大功率电子器件，例如 MOSFET、肖特基二极管、和双极结型晶体管，它也用于微波应用。紫外发光二极管 (发光二极管)、和辐射探测器。另一方面, 是需要高质量基材的应用的首选, 包括电子器件的外延生长和制造。

4H-SiC——功率集成电路应用

6H-SiC——射频应用

4H SiC与6H-SiC的比较

总之, 4H SiC 和 6H-SiC 之间的主要区别在于它们的晶体结构, 物理特性, 和电气性能。4H SiC 沿 c 轴表现出更高的热导率, 更高的电子迁移率, 适用于大功率应用. 6碳化硅, 具有较低的缺陷密度和较低的载流子复合率, 更适合高品质基材应用. 两种多型体之间的选择取决于半导体器件的具体要求及其预期应用。

在不同的晶面上生长不同的晶锭多型体

4H-SiC——在碳 (C) 面晶种上生长

6H-SiC——在硅 (Si) 面晶种上生长

结论

碳化硅, 具有独特的性能和晶体结构, 为半导体应用提供广泛的可能性。 了解 4H SiC 和 6H-SiC 之间的区别对于为特定器件要求选择合适的多型体至关重要。两种多型各有优势，适用于不同的应用领域 半导体行业。 无论是大功率电子产品还是高质量基板, 碳化硅继续为技术进步铺平道路。