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新墨西哥大學首次制造出單層碳化硅

稿件來源:今日半導體 責任編輯:ICAC 發布時間:2021-10-12

   新墨西哥大學的Sakineh Chabi教授和她的團隊首次制造出單層碳化硅(Sakineh Chabi et al, ‘The Creation of True Two-Dimensional Silicon Carbide’, Nanomaterials (2021) 11(7), 1799)。新發現的2D SiC材料具有類似石墨烯的六角形晶格,平均厚度為0.25nm。

  理論研究表明,2D-SiC具有穩定的類石墨烯蜂窩結構,是一種直接帶隙半導體材料。然而,在實驗上,二維碳化硅的生長幾十年來一直是科學家們的難題,因為塊狀碳化硅是一種強共價鍵合材料。SiC的相鄰原子通過共價sp3雜化結合在一起,這比層狀材料中的范德華鍵強得多。此外,塊狀SiC有超過250種多型體,進一步使合成過程復雜化,使得SiC前體多型的選擇極其重要。

  Chabi帶領她的團隊首次展示了通過自上而下的方法(特別是濕剝離方法)成功地將2D SiC從塊狀SiC中分離出來。與許多其他2D材料(如硅烯)不同的是,所制備的2D SiC納米片具有環境穩定性,而且沒有退化跡象。

  2D-SiC也表現出有趣的拉曼行為,不同于塊狀SiC。結果表明,納米片的厚度與縱向光學(LO)拉曼模的強度之間存在著很強的相關性。此外,所制備的二維碳化硅顯示出可見光發射,表明其在發光器件和集成微電子電路中的潛在應用。

  碳化硅是一種具有高熱容量和高擊穿電壓的寬禁帶半導體材料,是大功率電子、高溫應用和量子信息處理的主導材料。例如,碳化硅被認為是后摩爾時代的理想材料解決方案。然而,所創建的2D SiC材料應在幾個方面優于大塊SiC。由于維數的降低,2D-SiC具有一系列不尋常的電子、光學和結構特性,例如直接寬帶隙特性和埃級厚度,這對于下一代半導體非常重要。研究人員認為,鑒于碳化硅技術(如碳化硅晶片)的高度成熟,將二維碳化硅轉化為實際設備的潛力是巨大的。

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原文來源:

http://www.semiconductor-today.com/news_items/2021/oct/universityofnewmexico-081021.shtml

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