Carburo de silicio

Politipismo del SiC
El SiC es conocido por su politipismo (diferentes estructuras cristalinas), generado por el apilamiento de Si y C a lo largo del eje principal (eje C). El apilamiento AaBbCcAaBbCc genera una red de zinc-blenda 3C-SiC, AaBbAaBb genera 2H-SiC con una red de wurtzita y AaBbAaCcAaBbAaC genera una red de 4H-SiC. Diferentes formas cristalinas con diferentes números de átomos por celda unitaria afectan las propiedades físicas de los politipos debido a las diferentes bandas de energía electrónica y ramas vibracionales.

Estructura de la banda
Las diferentes formas cristalinas de SiC tienen diferentes tamaños de banda prohibida, que van desde 2,4 eV (3C-SiC) hasta 3,35 eV (2H-SiC), que son cruciales para determinar sus propiedades electrónicas y ópticas. Los politipos de SiC son semiconductores indirectos, lo que significa que desde el politipo con la banda prohibida más pequeña (3C-SiC) hasta el que tiene la banda prohibida más grande (2H-SiC) se requiere la participación de fonones (modos vibracionales cuantificados). Aunque los politipos de SiC son semiconductores indirectos, son excelentes candidatos para aplicaciones de potencia.

Dopaje
El dopaje es un método físico que se utiliza para obtener las propiedades eléctricas deseadas del SiC. En este proceso, se introduce un elemento, ya sea un aceptor (aluminio/boro/galio) o un donante (nitrógeno/fósforo), en la etapa de crecimiento del cristal para alterar su conductividad. Dado que la difusión no es un método viable para dopar el SiC, se utiliza la implantación de iones con activación de dopantes mediante calentamiento a alta temperatura para dopar el SiC. Estudios anteriores informaron del éxito del dopaje del SiC con nitrógeno para aplicaciones como la reducción de la pérdida de potencia en estructuras de dispositivos de potencia verticales y aplicaciones de alta frecuencia.

Propiedades eléctricas
El dopaje involuntario con donantes de nitrógeno durante el proceso de crecimiento indica que tienen un exceso de electrones durante el proceso de crecimiento, lo que revela una conductividad de tipo n en SiC. Los átomos de nitrógeno dopados reemplazan a los átomos de carbono en los sitios de la red, lo que varía las energías de ionización debido a diferentes entornos locales y un efecto de interferencia específico. Además, las mediciones de Hall ayudan a determinar la concentración de donantes de nitrógeno, suponiendo una distribución igual entre varios sitios de la red.

Estabilidad química
El SiC se oxida fácilmente y forma una película de dióxido de silicio (SiO2), que dificulta gradualmente el proceso de oxidación. Sin embargo, si existen simultáneamente sustancias que puedan eliminar o romper la película de dióxido de silicio, el SiC puede oxidarse aún más. El SiC no se disuelve fácilmente en ácidos o bases, pero puede ser atacado fácilmente por fundidos alcalinos. Las principales impurezas que se encuentran en el SiC incluyen C y SiO2 y la cantidad de impurezas varía según el tipo de producto.