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基于电-热-结构耦合分析的SiC MOSFET可靠性研究
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作者 黄天琪 刘永前 《电气技术》 2024年第8期27-34,共8页
作为应用前景广阔的功率器件,SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的可靠性分析至关重要。基于结构几何、材料特性和边界条件的建模方法可以显著缩短失效分析周期。考虑器件电阻随温度变化的特性,构建电-热-结构耦合的有限元模型,... 作为应用前景广阔的功率器件,SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的可靠性分析至关重要。基于结构几何、材料特性和边界条件的建模方法可以显著缩短失效分析周期。考虑器件电阻随温度变化的特性,构建电-热-结构耦合的有限元模型,针对健康状态及不同失效模式进行温度和应力研究。结果表明,功率循环过程中键合线与芯片连接处受到的热应力最大,焊料层与芯片接触面的边缘位置次之;键合线失效对器件寿命影响最大,且焊料层中心空洞产生的应力大于边缘空洞产生的应力。仿真结果可为提升器件可靠性提供重要参考。 展开更多
关键词 sic金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 有限元模型 电-热-结构耦合 键合线失效 焊料层失效
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Current Status in Layered Ternary Carbide Ti_3SiC_2,a Review 被引量:16
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作者 H.B. Zhang Y.W. Bao Y. C. Zhou 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第1期1-38,共38页
This article provides a review of current research activities that concentrate on Ti3SiC2. We begin with an overview of the crystal and electronic structures, which are the basis to understand this material. Following... This article provides a review of current research activities that concentrate on Ti3SiC2. We begin with an overview of the crystal and electronic structures, which are the basis to understand this material. Followings are the synthetic strategies that have been exploited to achieve, and the formation mechanism of Ti3SiC2. Then we devote much attentions to the mechanical properties and oxidation/hot corrosion behaviors of Ti3SiC2 as well as some advances achieved recently. At the end of this paper, we elaborate on some new discoveries in the Ti3SiC2 system, and also give a brief discussion focused on the "microstructure -property" relationship. 展开更多
关键词 layered ternary ceramics TI3sic2 Mechanical properties OXIDATION
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Y_(2)O_(3)改性SiC陶瓷高温水氧行为研究
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作者 张俊敏 陈小武 +6 位作者 杨金山 张翔宇 阚艳梅 廖春景 胡建宝 周海军 董绍明 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期456-463,共8页
连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiCf/SiC)因高温水氧侵蚀致使力学性能急剧下降,限制了其热端部件在航空发动机中的长寿命服役。研究证实,该侵蚀主要表现为SiC基体和纤维与水、氧气反应生成气相Si(OH)_(4),导致质量耗散。因此... 连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiCf/SiC)因高温水氧侵蚀致使力学性能急剧下降,限制了其热端部件在航空发动机中的长寿命服役。研究证实,该侵蚀主要表现为SiC基体和纤维与水、氧气反应生成气相Si(OH)_(4),导致质量耗散。因此,从组分、结构调控角度提升SiC耐水氧侵蚀性能已成为研究热点。对比研究了添加和未添加Y_(2)O_(3)对SiC陶瓷水氧侵蚀行为的影响。与SiC陶瓷相比,SiC-Y_(2)O_(3)陶瓷的氧化速率及挥发速率均明显下降,且随着氧化温度的升高,两者差距愈发明显,可见添加Y_(2)O_(3)后SiC陶瓷的耐水氧侵蚀性能得到明显改善。氧化后的陶瓷微观结构表明,SiC-Y_(2)O_(3)陶瓷氧化层明显更薄且更致密,进一步分析表明这主要由Y组分在陶瓷表面的迁移以及聚集所致。在侵蚀过程中,陶瓷内部的Y_(2)O_(3)会向SiC陶瓷表面迁移,并与SiO_(2)反应形成β-Y_(2)Si_(2)O_(7),并逐渐聚集形成连续的Y_(2)Si_(2)O_(7)层。因此,在氧化层与SiC陶瓷交界处形成了一个富Y_(2)Si_(2)O_(7)/富Y_(2)O_(3)层。多层含Y氧化层在陶瓷表面形成水氧阻挡屏障,有效抑制了水氧介质向陶瓷内部的渗透与侵蚀。该研究结果为SiC_(f)/SiC复合材料的耐水氧结构设计与调控提供了重要思路。 展开更多
关键词 sic陶瓷 高温水氧环境 水氧行为 耐水氧侵蚀机理 连续Y_(2)Si_(2)O_(7)层
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SiC粉体表面氧化层的活化与其浆料流变性研究
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作者 李娟娟 高晓莹 +2 位作者 宋丽岑 胡葆华 高原 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期50-55,共6页
SiC粉体表面SiO_(2)氧化层对其浆料粘度、流变性产生的影响一直是胶态成型技术关注的问题。采用NaOH、KOH和Na_(2)CO_(3)三种不同强度的碱性溶液对SiC粉体进行处理,考察碱性溶液对SiO_(2)氧化层的活化以及对粉体分散稳定性产生的影响。Z... SiC粉体表面SiO_(2)氧化层对其浆料粘度、流变性产生的影响一直是胶态成型技术关注的问题。采用NaOH、KOH和Na_(2)CO_(3)三种不同强度的碱性溶液对SiC粉体进行处理,考察碱性溶液对SiO_(2)氧化层的活化以及对粉体分散稳定性产生的影响。Zeta电位测试表明,中性时Na_(2)CO_(3)处理后粉体表面的电位绝对值比酸洗粉体提高了16.8 mV,pH值为10时达到67.8 m V。所制备固相含量为35 vol%的浆料,粘度低、稳定性好。因此,适度活化SiC粉体表面氧化层有助于改善浆料的流变性能。 展开更多
关键词 sic粉体 氧化层 Na_(2)CO_(3) 浆料 流变性
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栅氧化层及界面电荷对SiC MOSFET阈值电压稳定性的影响
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作者 刘兆慧 尉升升 +2 位作者 于洪权 尹志鹏 王德君 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第6期463-469,共7页
阈值电压不稳定是SiC MOSFET的一个主要问题,而栅氧化层及界面电荷是引起器件阈值电压不稳定的关键因素。结合三角波电压扫描法和中带电压法提取了SiC MOSFET中的栅氧化层陷阱电荷面密度、界面陷阱电荷面密度和可动电荷面密度随应力时... 阈值电压不稳定是SiC MOSFET的一个主要问题,而栅氧化层及界面电荷是引起器件阈值电压不稳定的关键因素。结合三角波电压扫描法和中带电压法提取了SiC MOSFET中的栅氧化层陷阱电荷面密度、界面陷阱电荷面密度和可动电荷面密度随应力时间的变化量,总结了三种电荷面密度变化量在不同应力时间下的变化规律,分析了其对器件阈值电压不稳定性的影响,同时推测了长时间偏压作用下SiC MOSFET阈值电压稳定性的劣化机制。测试结果表明,栅氧化层陷阱电荷面密度、界面陷阱电荷面密度和可动电荷面密度在不同偏压温度下随应力时间的变化规律不同,常温应力下器件阈值电压稳定性劣化主要与栅氧化层陷阱电荷有关,而高温下,则主要与界面陷阱电荷有关。 展开更多
关键词 sic MOSFET 阈值电压不稳定性 栅氧化层陷阱电荷 界面陷阱电荷 可动电荷
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SiC高温氧化行为及Al基复合材料界面研究 被引量:3
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作者 郭永春 曹畅 +2 位作者 李建平 胥涛 董淑萍 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2016年第8期131-134,138,共5页
将SiC颗粒在空气中进行850~1100℃高温氧化增重试验。研究了氧化时间、氧化温度对SiC颗粒表面氧化行为和氧化层结构的影响。采用烧结温度500℃压力30MPa保压时间30min的热压烧结工艺,制备出体积分数为20%的SiCP/Al复合材料。研究了SiC... 将SiC颗粒在空气中进行850~1100℃高温氧化增重试验。研究了氧化时间、氧化温度对SiC颗粒表面氧化行为和氧化层结构的影响。采用烧结温度500℃压力30MPa保压时间30min的热压烧结工艺,制备出体积分数为20%的SiCP/Al复合材料。研究了SiC氧化过程对SiCP/Al复合材料界面的影响。结果表明SiC在850℃以上,随氧化时间延长或温度升高,氧化层从非晶态向晶态转变。1100℃氧化4h后,SiO2氧化层厚度为252nm。本文优化的正四面体模型计算厚度约190nm,传统球形模型计算厚度约110nm。氧化层中SiO2主要为高温型方石英晶型;SiC颗粒氧化后与Al基体形成了SiC/SiO2和Al2O3/Al复合界面组织。 展开更多
关键词 sic 高温氧化 氧化层 界面
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1400℃空气条件下SiC包覆层氧化机理分析 被引量:3
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作者 刘马林 刘兵 +1 位作者 邵友林 牛小平 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S2期79-82,86,共5页
在工业规模大内径喷射流化床内通过化学气相沉积法制备包覆燃料颗粒SiC包覆层,进行反应堆空气进入(AI)模拟工况1400℃氛围下3.5 h高温氧化实验,并采用高分辨扫描电镜(SEM)以及能谱分析(EDS)对SiC材料氧化前后表面及断面进行表征分析。... 在工业规模大内径喷射流化床内通过化学气相沉积法制备包覆燃料颗粒SiC包覆层,进行反应堆空气进入(AI)模拟工况1400℃氛围下3.5 h高温氧化实验,并采用高分辨扫描电镜(SEM)以及能谱分析(EDS)对SiC材料氧化前后表面及断面进行表征分析。结果表明,开始时SiC包覆层微米级的SiC细小晶体结构非常清晰,在高温时SiC细小晶体结构逐渐被氧化形成玻璃状光滑的Si氧化物,该玻璃状氧化物会阻止氧的扩散渗入,保护SiC包覆层以避免进一步氧化。由于SiC和Si的氧化物的膨胀系数和弹性模量不同,两者间存在层错应力,且Si的氧化物晶体化会导致氧化层体积变化,从而逐渐形成斑点状裂纹。随温度升高,氧又渗入裂纹的界面继续氧化,并且把形成的氧化层逐层剥离掉。SiC包覆层断面的分析表明,氧化层只有1μm左右,说明氧气的扩散和氧化过程非常缓慢。断面SEM分析发现,Si的氧化层和SiC包覆层之间有气孔存在并呈线性分布。EDS分析表明,剥离氧化层后的包覆层Si和C原子比不变,应具有同样的阻挡裂变气体的功能。 展开更多
关键词 包覆燃料颗粒 sic包覆层 氧化行为 微观结构分析
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添加Si粉和Si3N4粉对Al2O3-SiC材料抗侵蚀性的影响 被引量:3
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作者 占华生 陈俊红 +2 位作者 薛文东 孙加林 汪哲 《耐火材料》 CAS 北大核心 2008年第6期445-447,共3页
以40%~46%(质量分数,下同)的烧结刚玉(8~1 mm)和30%的碳化硅(0.5~0.074 mm)为主要原料,SiO2微粉(d50=2μm)、高铝水泥、α-Al2O3微粉(d50=4μm)等为辅助原料,Si粉(≤0.074 mm)和Si3N4粉(≤0.074 mm)为添加剂,外加定量的水和分散剂而... 以40%~46%(质量分数,下同)的烧结刚玉(8~1 mm)和30%的碳化硅(0.5~0.074 mm)为主要原料,SiO2微粉(d50=2μm)、高铝水泥、α-Al2O3微粉(d50=4μm)等为辅助原料,Si粉(≤0.074 mm)和Si3N4粉(≤0.074 mm)为添加剂,外加定量的水和分散剂而制成Al2O3-SiC复合材料。利用回转侵蚀试验研究了分别添加3%和6%的Si粉或Si3N4粉对Al2O3-SiC复合材料抗高炉渣(碱度为1.3)侵蚀性能及表面致密层状况的影响。试验结果表明:添加Si粉有利于试样表面致密层的形成,明显改善其抗侵蚀性能,且随着Si粉添加量增加,致密层厚度增加;而添加Si3N4粉对表面致密层的形成和改善抗渣性能并没有明显贡献。 展开更多
关键词 复Al2O3-sic合材料 活性氧化 致密层 回转侵蚀试验
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Si复合Al_2O_3-SiC材料高温氧化行为研究 被引量:1
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作者 栾舰 占华生 +2 位作者 陈俊红 薛文东 孙加林 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期14-17,共4页
通过在不同条件下的氧化试验,结合SEM,研究了金属Si复合Al2O3-SiC材料的高温氧化行为。结果表明,金属Si优先SiC氧化有利于生成玻璃状薄膜,形成结构致密的保护层,保护了碳化硅不被氧化,同时使得内部金属Si保存下来;Si复合Al2O3-SiC材料的... 通过在不同条件下的氧化试验,结合SEM,研究了金属Si复合Al2O3-SiC材料的高温氧化行为。结果表明,金属Si优先SiC氧化有利于生成玻璃状薄膜,形成结构致密的保护层,保护了碳化硅不被氧化,同时使得内部金属Si保存下来;Si复合Al2O3-SiC材料的1350℃氧化过程包括前期化学反应控制和后期扩散控制两个阶段,扩散控制阶段反应符合Ginsterlinger扩散动力学关系。同Al2O3-SiC材料相比,Si复合Al2O3-SiC材料的氧化更早进入扩散控制反应阶段。 展开更多
关键词 Si复合Al_2O_3-sic材料 防氧化 致密层
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SiC单晶片ELID超精密磨削氧化膜特性研究 被引量:1
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作者 肖强 李言 朱育权 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1055-1059,共5页
SiC单晶片的材质既硬且脆,加工难度很大,通过ELID磨削技术超精密加工SiC单晶片是一种高效的加工方法,而氧化膜的特性是ELID磨削技术的关键。本文研究了ELID磨削中氧化膜的形成规律,基于电化学基本原理,建立了砂轮表面氧化膜形成过程的... SiC单晶片的材质既硬且脆,加工难度很大,通过ELID磨削技术超精密加工SiC单晶片是一种高效的加工方法,而氧化膜的特性是ELID磨削技术的关键。本文研究了ELID磨削中氧化膜的形成规律,基于电化学基本原理,建立了砂轮表面氧化膜形成过程的一般模型,并对电压、占空比等工艺参数对金属结合剂砂轮表面氧化膜形成特性的影响进行了研究。结果表明:氧化膜厚度和生长率随着电压和占空比的增加而增加,随后逐渐降低并趋于稳定。根据SiC单晶片硬脆性质,在超精密加工SiC单晶片时,开始阶段采用较高电压(120V)和较高占空比(2/3),在稳定阶段采用较低电压(90V)和较低占空比(1/4)。 展开更多
关键词 sic单晶片 ELID磨削 氧化膜 占空比 电解电压
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表层SiC梯度分布C_f/C-SiC复合材料的制备与组织性能研究 被引量:1
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作者 陈广立 耿浩然 +2 位作者 陈俊华 田宪法 陶珍东 《炭素》 2006年第2期9-13,共5页
为提高Cf/C复合材料的高温抗氧化性能,采用RCLD工艺技术,利用二次沉积法,沉积温度为700~1200℃,系统压力为0.1MPa,制备了表层SiC含量呈梯度分布的Cf/C复合材料。试样表层约1mm内,SiC含量由2.54wt%逐渐减少的梯度层。结果表... 为提高Cf/C复合材料的高温抗氧化性能,采用RCLD工艺技术,利用二次沉积法,沉积温度为700~1200℃,系统压力为0.1MPa,制备了表层SiC含量呈梯度分布的Cf/C复合材料。试样表层约1mm内,SiC含量由2.54wt%逐渐减少的梯度层。结果表明:新材料的耐磨性能较C1/C复合材料高20倍;同等氧化失重条件下,氧化相对质量损失是Gf/C复合材料的1/3。RCLD工艺具有操作简单,易于控制,生产成本低的突出特点。 展开更多
关键词 C—sic梯度层 RCLD工艺 抗氧化性能 耐磨性
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β-SiC陶瓷材料增韧机制的分子动力学模拟 被引量:2
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作者 成琴 吴恒安 +1 位作者 王宇 王秀喜 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1267-1272,共6页
采用分子动力学模拟了纳晶β-SiC材料在不同晶粒尺寸和应变率下的力学行为以及β-SiC纳米多层复合结构的增韧特性.模拟中分别采用Nosé-Hoover方法和Berendsen方法控制温度和压力,采用Tersoff多体原子势函数描述β-SiC中碳、硅原子... 采用分子动力学模拟了纳晶β-SiC材料在不同晶粒尺寸和应变率下的力学行为以及β-SiC纳米多层复合结构的增韧特性.模拟中分别采用Nosé-Hoover方法和Berendsen方法控制温度和压力,采用Tersoff多体原子势函数描述β-SiC中碳、硅原子间的相互作用.结果表明:在低应变率条件下,小晶粒的纳晶β-SiC的主要破坏方式为晶粒破裂成非晶团簇,非晶团簇和晶界的相互作用提高了纳晶的延展性;而大晶粒的纳晶β-SiC以晶界断裂为主,表现为脆性破坏.在高应变率条件下,不同晶粒尺寸的纳晶β-SiC均能表现出延展性.对于非晶夹层复合结构,厚度较小的纳米非晶层能有效地提高复合结构的屈服应变,并出现类似于塑性流动的性质,有利于增强材料的韧性. 展开更多
关键词 纳晶β-sic陶瓷材料 增韧机制 分子动力学 应变率效应 非晶夹层复合结构
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SiC表面氧化层的非晶化转变 被引量:13
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作者 梅志 顾明元 吴人洁 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期557-560,共4页
用X射线衍射仪和透射电子显微镜研究了氧化态SiC颗粒表面SiO2氧化层与铝基体复合前后的结构.试验结果表明,1111℃下SiC颗粒表面生成的SiO2层为晶态,与铝基体复合后在电子束的辐照下将转变为非晶态对SiO2层的非晶转变机制作了初步的探讨。
关键词 碳化硅 氧化层 非晶化 铝基复合材料
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ZrB_2-SiC超高温陶瓷非晶钎焊界面组织与力学性能研究 被引量:1
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作者 王刚 王国超 +1 位作者 黄仲佳 何汝杰 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期465-470,共6页
采用Cu_(39.37)Ti_(32.19)Zr_(19.38)Ni_(9.06)(原子比)非晶态钎料对ZrB_2-SiC超高温陶瓷进行钎焊。通过X射线衍射、扫描电镜、万能试验机对钎料的微观结构以及钎焊接头形貌、析出相和室温力学性能进行系统分析。结果表明:在一定钎焊温... 采用Cu_(39.37)Ti_(32.19)Zr_(19.38)Ni_(9.06)(原子比)非晶态钎料对ZrB_2-SiC超高温陶瓷进行钎焊。通过X射线衍射、扫描电镜、万能试验机对钎料的微观结构以及钎焊接头形貌、析出相和室温力学性能进行系统分析。结果表明:在一定钎焊温度下,随钎焊时间的增加,接头剪切强度逐渐减小,且伴随裂纹的出现。在钎焊温度1183 K,钎焊时间30 min时获得的剪切强度最高,约为160 MPa。润湿性实验表明该非晶钎料在ZrB_2-SiC陶瓷表面的润湿性良好。接头剪切强度与钎料和母材之间的反应层厚度有关,通过计算得出反应层厚度形成的激活能Q和反应层生长速度A_0,建立了反应层生长规律的表达式。 展开更多
关键词 ZrB_2-sic超高温陶瓷 非晶钎焊 结合强度 反应层厚度
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低氧含量SiC纤维在模拟航空发动机环境中结构和性能 被引量:5
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作者 李亮 毛仙鹤 +2 位作者 简科 王亦菲 袁晓宁 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期26-30,共5页
一种低氧含量碳化硅纤维在:P_(H_2O):P_(O_2):P_(Ar)=14 kPa:8 kPa:78 kPa的模拟航空发动机环境中1200℃保温1~50 h,利用元素分析,XRD和SEM以及强度测试表征碳化硅纤维结构和性能的变化。结果表明:与干燥空气环境相比,在模拟环境中高温... 一种低氧含量碳化硅纤维在:P_(H_2O):P_(O_2):P_(Ar)=14 kPa:8 kPa:78 kPa的模拟航空发动机环境中1200℃保温1~50 h,利用元素分析,XRD和SEM以及强度测试表征碳化硅纤维结构和性能的变化。结果表明:与干燥空气环境相比,在模拟环境中高温处理后的纤维氧含量更高、氧化层厚度更大,强度更低;氧化膜中更容易出现α-SiO_2结晶和裂纹;模拟环境中水蒸气能加速纤维氧化和氧化膜破裂。 展开更多
关键词 低氧含量 碳化硅纤维 航空发动机 氧化膜 结晶
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SiO_(2)/SiC界面工艺技术研究现状及新进展 被引量:2
16
作者 刘佳霖 刘英坤 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第5期346-353,共8页
从SiO_(2)/SiC界面工艺技术角度着重介绍了其降低界面态密度、提升沟道电子迁移率及改善SiC MOSFET性能稳定性的机理,分析了国内外研究中有关SiC材料、SiC晶面、氧化层制备工艺和氧化后退火(POA)条件对SiO_(2)/SiC界面的影响,总结了近... 从SiO_(2)/SiC界面工艺技术角度着重介绍了其降低界面态密度、提升沟道电子迁移率及改善SiC MOSFET性能稳定性的机理,分析了国内外研究中有关SiC材料、SiC晶面、氧化层制备工艺和氧化后退火(POA)条件对SiO_(2)/SiC界面的影响,总结了近年来提升SiO_(2)/SiC界面性能的研究进展。最后分析了多种降低界面态密度的工艺方法及其优缺点,指出了未来通过结合这些工艺方法进一步改善界面质量的发展方向。 展开更多
关键词 sic 界面态密度 沟道电子迁移率 晶面选择 氧化层制备工艺 氧化后退火(POA)
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基于AlON的4H-SiC MOS高k栅介质电性能
17
作者 夏经华 桑玲 +5 位作者 查祎英 杨霏 吴军民 王世海 万彩萍 许恒宇 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第9期714-719,共6页
提高栅介质的界面质量和可靠性一直是功率碳化硅金属氧化物半导体(MOS)器件研发的核心任务之一。基于原子层沉积(ALD)技术,在n型4H-SiC上沉积了Al基高介电常数(k)栅介质材料AlON。在不同沉积后退火(PDA)温度下制备了AlON/4H-SiC MOS电容... 提高栅介质的界面质量和可靠性一直是功率碳化硅金属氧化物半导体(MOS)器件研发的核心任务之一。基于原子层沉积(ALD)技术,在n型4H-SiC上沉积了Al基高介电常数(k)栅介质材料AlON。在不同沉积后退火(PDA)温度下制备了AlON/4H-SiC MOS电容,对制备的AlON/4H-SiC MOS电容进行了高-低频电容-电压特性测试,并开展了介质零时击穿(TZDB)实验。发现当PDA温度为800℃时,得到的AlON/4H-SiC MOS电容有着较低的界面态密度、栅极电流密度和较高的介电击穿电场强度,表明经过合适的PDA工艺后,基于AlON高k栅介质材料的4H-SiC MOS器件栅介质的界面态密度得到显著降低,栅介质的介电性能和可靠性得到提高。 展开更多
关键词 4H-sic 金属氧化物半导体(MOS)电容 原子层沉积(ALD) ALON 界面态 介质零时击穿(TZDB) 高k栅介质材料
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第三代半导体SiC功率器件栅氧制备设备及工艺研究 被引量:2
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作者 杨金 文正 +1 位作者 仲啸 曾桂辉 《中国集成电路》 2022年第8期81-85,共5页
第三代半导体碳化硅(SiC)材料具备耐高压、高频、高温等优越的特性,非常适合制作大功率电力电子器件。由于SiC材料不易氧化以及碳原子结构的影响,需更高温度进行SiO2/SiC生长,且氧化后SiO2/SiC界面存在大量的碳悬挂键,给器件的迁移率及... 第三代半导体碳化硅(SiC)材料具备耐高压、高频、高温等优越的特性,非常适合制作大功率电力电子器件。由于SiC材料不易氧化以及碳原子结构的影响,需更高温度进行SiO2/SiC生长,且氧化后SiO2/SiC界面存在大量的碳悬挂键,给器件的迁移率及可靠性等性能等带来影响,所以一般需要更高温度能力以及具备特殊后退火处理技术的工艺设备,以满足制备SiC高性能栅氧层的需求。本文重点介绍SiC MOSFET(金属氧化层半导体场效晶体管)器件栅氧制备的工艺特点,设备原理、以及工艺制备的效果。 展开更多
关键词 sic MOSFET 栅氧层 高温氧化炉
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SiC与硅片切割废料氧化层的热力学分析与还原研究
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作者 张天 杨时聪 +1 位作者 魏奎先 马文会 《昆明理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2023年第4期1-8,共8页
金刚线硅片切割废料(DWSSP)是单晶硅片切割过程中产生的废料,含有大量高纯硅.如能将DWSSP有效回收可降低高纯硅生产成本和环境安全隐患,然而DWSSP硅颗粒表面存在SiO_(2)阻碍了硅的回收利用.基于此,作者提出一种采用SiC将DWSSP硅颗粒表面... 金刚线硅片切割废料(DWSSP)是单晶硅片切割过程中产生的废料,含有大量高纯硅.如能将DWSSP有效回收可降低高纯硅生产成本和环境安全隐患,然而DWSSP硅颗粒表面存在SiO_(2)阻碍了硅的回收利用.基于此,作者提出一种采用SiC将DWSSP硅颗粒表面SiO_(2)还原为Si的新方法.首先通过热力学计算常压和真空下SiC还原SiO_(2)反应的可行性.热力学结果表明,常压下SiC还原SiO_(2)反应无法进行;真空下可降低ΔGT,真空度越低,反应温度越低,SiC还原SiO_(2)反应越容易进行.然后进行实验对热力学计算结果进行验证,实验结果表明,常压下未发现Si的存在,真空下随温度的升高SiO_(2)逐渐被还原为Si,与热力学计算结果一致.当真空度为10^(-3)Pa、还原温度为1973 K时,采用SiC可将SiO_(2)全部还原为Si.因此,进一步采用SiC对DWSSP硅颗粒表面SiO_(2)进行真空还原,结果表明,当真空度为10-3Pa,温度为1973 K时,SiC可有效地将DWSSP硅颗粒表面SiO_(2)全部还原为Si.本研究在真空条件下采用SiC还原DWSSP硅颗粒表面SiO_(2),可以增加高纯硅产率,减少高纯硅损失并降低反应所需温度节约能源,具有回收效率高、环境污染小等特点. 展开更多
关键词 硅片切割废料 热力学 氧化层 sic还原
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SiC颗粒的氧化行为研究
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作者 王慧芳 姜威 +1 位作者 郝世明 张杰 《粉末冶金工业》 CAS 北大核心 2023年第2期84-87,108,共5页
研究了SiC颗粒在氧化温度分别为1000、1100、1200和1300℃、保温时间分别为2、4、6和8 h的氧化行为,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了SiC颗粒氧化前后的形貌和物相变化,根据质量守恒推导了氧化层(SiO_(2))厚度的计算公式。研究结... 研究了SiC颗粒在氧化温度分别为1000、1100、1200和1300℃、保温时间分别为2、4、6和8 h的氧化行为,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了SiC颗粒氧化前后的形貌和物相变化,根据质量守恒推导了氧化层(SiO_(2))厚度的计算公式。研究结果表明:当氧化温度低于1200℃时,氧化速率主要受氧化温度控制;当氧化温度高于1200℃时,氧化前期的氧化速率主要受氧化时间控制。氧化温度为1000℃时,氧化后SiC颗粒形貌变化不明显,且氧化产物为不定形相;氧化温度为1200℃和1300℃时,SiC颗粒表面钝化现象明显,无定形SiO_(2)逐渐转化为方石英晶体。以质量守恒建立的氧化层厚度计算公式可以较好的预测氧化后氧化层的厚度。 展开更多
关键词 sic 氧化行为 氧化温度 氧化时间 氧化层厚度
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