Монокристаллический SiC используют для изготовления радиационностойких светодиодов, высокотемпературных силовых полупроводниковых приборов, полевых транзисторов, туннельных диодов, счетчиков частиц высокой энергии, терморезисторов, Поликристаллический SiC используют в производстве нелинейных резисторов (варисторов). На основе порошкообразного SiC производят волноводные поглотители, а на основе пленок аморфного SiC − светодиоды и солнечные элементы. SiC является перспективным полупроводниковым материалом для высокотемпературной и высокочастотной электроники.
Находит применение в качестве огнеупора в металлургической промышленности. Применяется в машиностроении для футеровки термических печей в химическом аппаратостроении. Используется для изготовления коррозионно- и эрозионностойких сопельных вставок, насадок и распылителей; для изготовления деталей теплообменной аппаратуры и деталей насосов для перекачки кислых растворов и других коррозионноактивных жидкостей. Используется в электро-технике - для изготовления нагревателей высокотемпературных электропечей сопротивления (силитовые стержни), грозоразрядников для линий передачи электрического тока, нелинейных сопротивлений, в составе электроизолирующих устройств и т. д.
Широко применяется как абразивный материал (при шлифовании), для резания твердых материалов, точки инструментов.
Карбид кремния используется в сверхбыстрых высоковольтных диодах Шоттки, N-МОП-транзисторах и в высокотемператур-ных тиристорах. По сравнению с приборами на основе кремния и арсенида галлия приборы из карбида кремния имеют следующие преимущества:
· в несколько раз большая ширина запрещённой зоны;
· в 10 раз большая напряженность поле электрического пробоя;
· высокие допустимые рабочие температуры (до 600 °C);
· теплопроводность в 3 раза больше, чем у кремния, и почти в 10 раз больше, чем у арсенида галлия;
· устойчивость к воздействию радиации;
· стабильность электрических характеристик при изменении температуры и отсутствие дрейфа параметров во времени.
Карбид кремния используется для производства графена с помощью графитизации при высоких температурах, что рассматривается как один из перспективных методов синтеза графена в больших масштабах для практических применений.
Технология получения полупроводниковых материалов. Метод Чохральского.
Метод Чохральского
Метод Чохральского обеспечивает высокое структурное совершенство получаемых монокристаллов.
Исходный материал загружают в тугоплавкий тигель и нагревают до расплавленного состояния. Затем затравочный кристалл в виде тонкого стержня диаметром в несколько миллиметров устанавливают в охлаждаемый кристаллодержатель и погружают в расплав. Столбик расплава, осуществляющий связь растущего кристалла с расплавом, поддерживается силой поверхностного натяжения и формирует мениск между поверхностью расплава и растущим кристаллом. При этом граница расплав-кристалл, т.е. фронт кристаллизации, оказывается расположенной над поверхностью расплава.
После частичного оплавления торца затравки ее вместе с растущим на ней кристаллом вытягивают из расплава. В результате теплоотвода через затравку на ней начинается ориентационная кристаллизация. Диаметр растущего кристалла регулируют путем подбора скорости вытягивания и температуры расплава. В процессе вытягивания кристалл вращают с целью перемешивания расплава и выравнивания температуры на фронте кристаллизации.
Преимущество метода Чохральского заключается в том, что кристалл растет в свободном пространстве без контакта со стенками тигля, при этом достаточно легко можно менять диаметр растущего кристалла и визуально контролировать рост.
Наиболее существенным недостатком метода Чохральского является значительная химическая неоднородность выращиваемых кристаллов, выражающаяся в монотонном изменении состава последовательных слоев кристалла вдоль направления роста.