SiC肖特基二极管的研究+文献综述(2)
直到20世纪60年代，单晶硅的发现，以及在各类电子元件上的良好应用掀起了对半导体研究的热潮，硅同时也成为了半导体的代名词。由于半导体硅资源丰富，特性优良，以及工艺的日渐完善，其用量以每年12%-16%的速度增长。从目前电子工业发展的情况来看，尽管各类新型半导体器件不断涌现，但半导体硅仍然是集成电路产业的基础。半导体材料中硅占98%之多，同时现有的半导体器件95%以上是用硅制造的。硅半导体材料及其器件之所以没有占据100%的市场，是由于本身特性的限制，使其在某些场合不能发挥良好的作用。因此，人类又发现了同为第一代半导体材料的Ge，他们的禁带宽度分别为Eg（Si）=1.1eV，Eg（Ge）=0.67eV。随着制造工艺和设备的不断发展和革新，人们又把视线转向了化合物半导体材料，由此发现了第二代半导体材料GaAs、GaP、InP等，最常用 的砷化镓禁带宽度为1.43eV。随着科学与技术的进一步发展，在航天航空、国防、交通运输、石油勘探以及能源电力等领域对半导体材料及器件提出了更为苛刻和严格的要求。目前常用的Si，GaAs等半导体器件由于结构设计和制造工艺的日渐完善，其性能已经接近材料本身性质所决定的理论极限。面对高新科技领域提出的要求，单靠改善和提高设计与制造工艺来提升Si等器件性能的潜力十分有限。为此，当务之急是发现和发展更新一代的半导体材料（Eg>2.3eV）。
以SiC，GaN为主导的第三代宽禁带半导体材料的问世，解决了上述难题。作为第三代宽禁带半导体材料的核心，SiC具有高击穿场强、高热稳定性、高饱和载流子漂移速度以及高热导率等优良性能。这些性能使得SiC器件非常适合在高温高压高频以及大功率抗辐射等场合的应用，自20世纪90年代开始受到了极大的关注。
1.2 SiC材料以及SBD（JBS）的特点与优势
碳化硅和硅相比，单位体积内的硅原子数基本一样，但是由于SiC中多了碳原子的存在，这样的结果是SiC中原子间距较小，原子间的束缚力就相对较大，导致禁带宽度变宽。由于碳化硅的宽禁带，临界击穿场强比硅高一个数量级。同时碳化硅又具有良好的热导率以及较高的机械强度，使它非常适合在高压大功率下的应用。
刘恩科主编的半导体物理学[1]中提到，碳化硅在不同的物理化学环境下（指温度、压力、介质条件等），能够形成多种晶体，并且各自具有一定的形态、构造以及物理性质，这种现象称为同质多象。这种成分相同，形态、构造和物理性质有差异的晶体称为同质多象变体。目前已经发现的碳化硅同质多象变体已达200多种，主要有3C、4H、6H、15R等。变体之间的区别，从结构角度看是立方结构方向[111]或者吹冰方及菱方结构[0001]方向上由Si-C原子密排堆积有各种堆积次序而构成了具有各种不同密排层排列周期的的碳化硅变体。结构上的差异，使碳化硅变体的禁带宽度也不相同，例如Eg（4H-SiC）=3.32eV,Eg(6H-SiC)=3.0eV，Eg（3C-SiC）=2.36eV等，这些变体的禁带宽度都大于硅，砷化镓等材料的禁带宽度。碳化硅多变体的表示方法用数字加字母表示，其中数字表示排列周期，字母C,H,R分别表示立方、吹冰方和菱方结构。例如3C-SiC就是由周期为3层Si-C原子密排层堆积形成的立方晶格结构。虽然已知的碳化硅同质多象变体多达200种以上，但在发表的文献中，主要涉及3C,4H,6H这三种材料。
表1.1常见SiC材料和其他常见半导体材料的性能比较[2]
Si GaAs GaN 3C-SiC 4H-SiC 6H-SiC
熔点（K） 1690 1510 1227 >3100升华 >3100升华 >3100升华
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