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碳化硅 (SiC) 专利格局 2022
受 SiC 技术在电动汽车 (EV) 应用中的采用推动，SiC 功率器件市场正在快速增长。2021 年 SiC 功率器件市场收入超过 10 亿美元，主要由位于欧洲（意法半导体、英飞凌）、美国（Wolfspeed、安森美）和日本（罗姆半导体、三菱电机、富士电机）的公司获得。此外，Yole Développement 最近预测未来几年 SiC 功率器件市场将达到数十亿美元，到 2027 年将超过 60 亿美元，预计 2021-2027 年复合年增长率为 34%。显然，包括中国和韩国在内的其他半导体行业主要国家也已公布了发展本国 SiC 产业的雄心。然而，他们能否在短期或中期内建立功率 SiC 技术所需的整个供应链，尤其是建立 SiC 晶圆的国内供应，受到了质疑。事实上，SiC 晶圆业务的进入门槛非常高，目前能够为功率器件制造商批量生产大面积和高质量 SiC 晶圆的公司数量非常有限，因此他们能够满足电动汽车行业对器件的严格要求。在这种背景下，
用于碳化硅和氮化镓电子设备的高介电常数二元氧化物薄膜的结构和绝缘行为
摘要：高κ电介质是介电常数高于二氧化硅的绝缘材料。这些材料已经在微电子领域得到应用，主要用作硅 (Si) 技术的栅极绝缘体或钝化层。然而，自过去十年以来，随着宽带隙 (WBG) 半导体的广泛引入，如碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN)，后硅时代开始了，这为高κ材料在这些新兴技术中的应用开辟了新的前景。在此背景下，铝和铪的氧化物（即 Al 2 O 3 、HfO 2 ）和一些稀土氧化物（例如 CeO 2 、Gd 2 O 3 、Sc 2 O 3 ）是有前途的高κ二元氧化物，可用作基于 SiC 和 GaN 的下一代大功率和高频晶体管的栅极介电层。本综述论文概述了用于后硅电子器件的高介电常数二元氧化物薄膜。特别地，重点关注通过原子层沉积在 WBG 半导体（碳化硅和氮化镓）上生长的高 κ 二元氧化物，无论是非晶态还是晶体膜。讨论了沉积模式和沉积前或沉积后处理的影响。此外，还介绍了这些薄膜的介电行为，并报告了一些应用于 SiC 和 GaN 晶体管的高 κ 二元氧化物的示例。强调了这些技术的潜在优势和当前的局限性。
综述：碳化硅的电感耦合等离子体反应离子蚀刻
摘要：电感耦合等离子体反应离子刻蚀 (ICP-RIE) 是一种选择性干法刻蚀方法，用于各种半导体器件的制造技术。刻蚀用于形成非平面微结构 - 沟槽或台面结构，以及具有受控角度的倾斜侧壁。ICP-RIE 方法结合了高精加工精度和可重复性，非常适合刻蚀硬质材料，例如 SiC、GaN 或金刚石。本文回顾了碳化硅刻蚀 - 介绍了 ICP-RIE 方法的原理、SiC 刻蚀结果和 ICP-RIE 工艺的不良现象。本文包括 SEM 照片和从不同的 ICP-RIE 工艺获得的实验结果。首次报道了向 SF 6 等离子体中添加 O 2 以及 RIE 和 ICP 功率的变化对工艺中使用的 Cr 掩模的刻蚀速率和 SiC/Cr 刻蚀选择性的影响。 SiC 是一种极具吸引力的半导体，具有许多优异的性能，通过亚微米半导体加工技术的进步可以带来巨大的潜在利益。最近，人们对 SiC 产生了浓厚的兴趣，因为它在电力电子领域具有广泛的应用潜力，特别是在汽车、可再生能源和铁路运输领域。
综述：碳化硅的电感耦合等离子体反应离子蚀刻
摘要：电感耦合等离子体反应离子刻蚀 (ICP-RIE) 是一种选择性干法刻蚀方法，用于各种半导体器件的制造技术。刻蚀用于形成非平面微结构 - 沟槽或台面结构，以及具有受控角度的倾斜侧壁。ICP-RIE 方法结合了高精加工精度和可重复性，非常适合刻蚀硬质材料，例如 SiC、GaN 或金刚石。本文回顾了碳化硅刻蚀 - 介绍了 ICP-RIE 方法的原理、SiC 刻蚀结果和 ICP-RIE 工艺的不良现象。本文包括 SEM 照片和从不同的 ICP-RIE 工艺获得的实验结果。首次报道了向 SF 6 等离子体中添加 O 2 以及 RIE 和 ICP 功率的变化对工艺中使用的 Cr 掩模的刻蚀速率和 SiC/Cr 刻蚀选择性的影响。 SiC 是一种极具吸引力的半导体，具有许多优异的性能，通过亚微米半导体加工技术的进步可以带来巨大的潜在利益。最近，人们对 SiC 产生了浓厚的兴趣，因为它在电力电子领域具有广泛的应用潜力，特别是在汽车、可再生能源和铁路运输领域。
由热液碳化葡萄糖胶体颗粒组装而成的宏观棒及其作为碳化硅和三铜硅化物模板的用途
自聚集胶体可用于制备材料，我们研究了胶体水炭分散颗粒中水分蒸发后形成的长棒状聚集体。单分散水炭颗粒（100-200 纳米）由葡萄糖热液碳化合成，并通过透析纯化。在合成过程中，它们形成胶体分散体，在中高 pH 值和低离子强度下静电稳定。水分蒸发后，在中等 pH 条件下，分散体会形成宏观上较大的棒状物。这些棒状物在固-水界面处形成，与干燥方向正交。热解使棒状物具有高度多孔性，但不会对它们的形状产生任何影响。将 Cu-Si 合金反应性地渗入原位热解水炭和形成的三铜硅化物 (Cu 3 Si)-碳化硅 (SiC)/碳复合材料中。在此过程中，Si 原子与 C 原子发生反应，进而导致合金润湿并进一步与碳发生反应。在反应过程中，底层碳模板的形状保持不变，随后将形成的复合材料制剂煅烧成 Cu 3 Si-SiC 基碳基胶体颗粒棒状组件的复制品。使用透射和扫描电子显微镜以及 X 射线衍射研究了所形成固体的形状、成分和结构。从胶体科学的角度，可以进一步研究将合金反应渗透到自聚集和碳基固体中制备的材料，以及探索性地使用由真实生物质制备的水炭，探索与反应渗透有关的组成空间，以及材料在催化中的应用。2021 作者。由 Elsevier Inc. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可开放获取的文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。
立方碳化硅3C-SiC本征缺陷的理论研究
图 2. 示意图，说明评估长程屏蔽能量对带电缺陷的 DFT 超胞计算的贡献。 (a) 带电荷 q 的体缺陷具有无限延伸的电介质屏蔽，内接正方形表示计算超胞的范围。 (b) DFT 超胞将整个净电荷 q 限制在超胞平行六面体内，通过从超胞边缘抽取电子来屏蔽近缺陷区域，从而对边缘区域进行去屏蔽。 (c) 等效体积球体，半径为 R vol ，需要围绕该球体评估长程屏蔽能量。 (d) 该半径减少了 R skin 以解释未屏蔽的晶胞体积，从而得到了由 R Jost 定义的 Jost 经典电介质屏蔽。
碳化硅团簇 (SiC)n 的垂直和绝热电离能（n = 1–12）
天体物理环境中发生的化学反应主要受碳氧 (C/O) 比控制。这是因为一氧化碳 (CO) 键能高达 11.2 eV，使 CO 成为已知的最稳定的双原子分子 ( Luo, 2007 )。这种经典的二分法受到了挑战，因为光化学和脉动激波等非平衡过程会破坏强 CO 键并导致意想不到的分子的形成 ( Agúndez et al., 2010; Gobrecht et al., 2016 )。难熔分子和分子团簇是恒星尘埃的前身，具有特别的天文学意义。碳主导区域中的主要尘埃种类之一是碳化硅 (SiC)。在富碳演化恒星中，通常会观察到约 11.3 微米的宽光谱特征，这归因于 SiC 尘埃颗粒的存在（ Friedemann，1968； Hackwell，1972； Treffers and Cohen，1974）。 SiC 星尘是从原始陨石中提取的（ Bernatowicz et al.，1987； Amari et al.，1994； Hoppe et al.，1996； Zinner et al.，2007； Liu et al.，2014）。最近的研究表明，在原始陨石星尘中发现的绝大多数太阳前 SiC 颗粒源自低质量渐近巨星支 (AGB) 恒星（ Cristallo et al.，2020）。但是在富碳演化恒星的恒星包层中也检测到了 SiC、Si 2 C、SiC 2 等分子气相物质（ Thaddeus 等人，1984；Cernicharo 等人，1989；McCarthy 等人，2015；Massalkhi 等人，2018）。气相硅碳分子和固态 SiC 尘埃的证据表明，它们的中间体（即 SiC 分子团簇）也存在于富碳天文环境中，并参与成核和 SiC 尘埃形成过程。因此，SiC 分子团簇是我们感兴趣的对象。这项研究是先前工作的延续（Gobrecht 等人，2017），并讨论了先前研究的中性（SiC）n（n = 1–12）团簇的（单个）电离能。本文的结构如下。在第 2 节中，我们介绍了用于推导垂直和绝热电离能的方法。第 3 节展示了这些能量的结果以及绝热优化的阳离子几何形状，第 4 节给出了我们的总结和结论。
用碳化硅
光学上可寻址的固态自旋缺陷是使用其长相干地面歧管来存储和操纵量子信息的有希望的候选。可以使用光子 - 光子相互作用来弥补单个缺陷，从而为大规模量子光子网络提供了一条路径。量子计算协议对系统中可接受的光子损失进行了严格的限制。没有光子工程，这些低损失要求将无法达到，但是如果与最先进的纳米光子技术相结合，则可以实现。然而，大多数托管自旋缺陷的材料在过程中都具有挑战性：结果，量子光子设备的性能是其经典对应物的数量级。碳化硅（SIC）非常适合桥接经典的光子含量间隙，因为它具有有希望的光学上可寻址的旋转缺陷，并且可以将其处理到SIC-on-on-in-pullator中，以进行可伸缩的集成光子学。在本文中，我们讨论了基于碳化硅固态旋转开发可扩展量子光子技术的最新进展，并讨论了当前的挑战和未来方向。
碳化硅自旋中心的 ODMR 效应作为磁场、温度和机械应力的传感器
展示了基于 SiC 原子级自旋中心能级交叉弛豫的全光学测温技术。该技术利用了三重基态 S=1 中心零场分裂的巨大热位移，光致发光无法检测到（所谓的“暗”中心）耦合到相邻的自旋 3/2 中心，这些中心可以进行光学极化和读出（“亮”中心），并且不需要射频场。EPR 用于识别缺陷。交叉弛豫线的宽度几乎比全光学测温中使用的激发态能级反交叉线的宽度小一个数量级，并且由于由激发态的寿命决定，因此无法显着减小。由于温度偏移和信号强度与激发态能级反交叉大致相同，交叉弛豫信号可以将温度测量的灵敏度提高一个数量级以上。温度灵敏度估计约为 10 mK/Hz^1/2，体积约为 1 μm^3，由扫描共聚焦显微镜中的聚焦激光激发决定。利用“亮”自旋-3/2 中心和“暗”S=1 中心基态中的交叉弛豫进行温度传感，利用“亮”自旋-3/2 中心基态水平反交叉，可以使用相同的自旋系统实现具有亚微米空间分辨率的集成磁场和温度传感器。