硅、碳化硅、氮化镓
硅、碳化硅、氮化镓
这就要求采用导热率更高的材料, 故最近正在研究S I C 等材料。SiC:化学性能稳定、热膨胀系数小、耐磨性能好，碳化硅硬度很大、导热系数高、高温时能抗氧化。碳化硅被广泛用于制造高温、高压半导体。熔点：2730 CGaN：它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能。GaN材料系列具有低的热产生率和高的击穿电场，是研制高温大功率电子器件和高频微波器件的重要材料。熔点：800℃优点：禁带宽度大（3、4eV），热导率高（1、3W/cm-K），则工作温度高，击穿电压高，抗辐射能力强；导带底在Γ点，而且与导带的其他能谷之间能量差大，则不易产生谷间散射，从而能得到很高的强场漂移速度（电子漂移速度不易饱和）；GaN易与AlN、InN等构成混晶，能制成各种异质结构，已经得到了低温下迁移率达到105cm2/Vs的2-DEG（因为2-DEG面密度较高，有效地屏蔽了光学声子散射、电离杂质散射和压电散射等因素）；晶格对称性比较低（为六方纤锌矿结构或四方亚稳的闪锌矿结构），具有很强的压电性（非中心对称所致）和铁电性（沿六方c轴自发极化）缺点：一方面，在理论上由于其能带结构的关系，其中载流子的有效质量较大，输运性质较差，则低电场迁移率低，高频性能差。另一方面，现在用异质外延（以蓝宝石和SiC作为衬底）技术生长出的GaN单晶，还不太令
人满意。主要问题：因为GaN是宽禁带半导体，极性太大，则较难以通过高掺杂来获得较好的金属-半导体的欧姆接触，这是GaN 器件制造中的一个难题，故GaN器件性能的好坏往往与欧姆接触的制作结果有关。
碳化硅晶须
一、概念 碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种。可以称为金钢砂或耐火砂。 碳化硅可分为两类 1）黑碳化硅 黑碳化硅是以石英砂,石油焦和优质硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。 2）绿碳化硅 绿碳化硅是以石油焦和优质硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂，通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。 二、碳化硅晶体结构 天然的碳化硅即碳硅石（又称莫桑石）很少，工业上使用的碳化硅是一种人工合成的材料，俗称金刚砂。1891年由美国科学家艾奇逊首先以工业规模合成出这种人造矿物，1904年法国人莫桑，首次在美国亚历山大州的陨石里发现了这种物质；后来在金伯利岩（也称角砾云母橄榄岩）中也有所发现，但含量甚微，没有开采价值。目前工业上所使用的碳化硅全部是人工合成产品。碳化硅是耐火材料领域最常用的非氧化物耐火原料之一。以碳化硅为原料生产的粘土结合碳化硅、氧化物结合碳化硅、氮化硅结合碳化硅、重结晶碳化硅、反应烧结渗硅碳化硅等制品以及不定形耐火材料广泛应用于冶金工业的高炉、炼锌炉，陶瓷工业的窑具等。 碳化硅分子式为四面体，硅原子位于中心，周围为碳原子。分子量为40.07，其中含Si70.045%,含C29.955％。以共价键为主（共价键占88％）结合而成的化合物，其基本单元为Si—C四面体，硅原子位于中心，周围为碳原子。所有结构的SiC均由Si—C四面体堆积而成，所不同的只是平行堆积或者反平行堆积（如图
氮化硅结合碳化硅材料的生产与应用_张林
氮化硅结合碳化硅材料的生产与应用 ◆ 张 林 孟宪省 山东工业陶瓷研究设计院 淄博255031 ◆ 赵光华 朱喜仲 水利部丹江口水利枢纽管理局碳化硅总厂 摘 要 阐述了氮化硅结合碳化硅窑具材料的生产技术、生产工艺流程及使用情况。指出作为现代窑具的替代产品,它具有较好的市场前景。 关键词 氮化硅结合碳化硅,工艺,生产,应用 1 生产工艺与性能 1.1 混料 压制料是按配方称量SiC砂和Si粉,倒入高效混料机,并均匀加入事先称量好且加水稀释的添加剂和临时结合剂。搅拌15～20min,并过筛,放入料仓困料24h以上。 挤出料是根据配方,用上述相似的方法进行混料和困料。并应额外加入可塑剂。 注浆料是先将Si粉放在水池中浸泡48h后,再由泥浆泵抽送到压滤机经压滤处理。根据配方称量SiC砂和Si饼,倒入高速搅拌罐并加入一定量的水、临时结合剂和悬浮剂搅拌2h。 1.2 成型 压制成型是将困好的料准确称量后,均匀布于模具中,振动加压成型,再经真空吸盘转移到储坯车上。 挤出成型是将混合料放入真空练泥机进行真空处理,使泥料均匀混合。泥料用塑料薄膜覆盖严实,困料24h,再经真空挤出成型机挤出。 浇注成型主要是满足异型件要求,由于SiC 砂和Si粉为瘠性料,自身密度大,导致泥浆的悬浮性差,易产生沉淀,使泥浆内颗粒分布不均匀。因此,配方中颗粒不能太粗且比例要适当,同时加入悬浮剂和解胶剂(一般采用明胶),并采用压力注浆。然后把经24h搅拌过的泥浆从储浆罐抽入压力注浆罐中,进行真空处理,注浆罐带有慢速搅拌机,加压后泥浆通过管道输送至浇注台的石膏模内成型;保持一定的压力和时间,待吃浆厚度达到要求后,空浆;坯体巩固后,脱模。 1.3 干燥 成型后粗修和整形的合格坯体,入储坯车至干燥室内。干燥室的热风来自热风炉(或窑炉余热利用),热风温度以100～120℃为好,有条件也可使用电热干燥。应严格控制升温速度,以免坯体出现变形或开裂。坯体干燥3天。达到干燥残余水分(一般<0.5%)后推出冷却,经精修坯体和生坯检查,合格的进入氮化炉烧成。 1.4 烧成 合格干燥品装入窑车进氮化室,对氮化反应空间密封后推入梭式窑,接上充氮管和抽真空管,升温至700～1450℃进行抽真空和氮化烧成。中高温氮化阶段(指1100℃以上),严格控制升温制度及氮气质量,氮气纯度应达到99.99%以上。在1180℃及1280℃两个反应高峰期应增加保温时间,以免反应过速出现“流硅”。 1.5 制品的性能 氮化硅结合碳化硅制品抗折强度随温度升高而提高,至1400℃时,强度开始下降,但到1500℃时仍保持常温抗折强度指标。氮化硅结合碳化硅材质的高温抗折强度是普通耐火材料的4～8倍;热膨胀系数是高铝耐火材料的一半;导热系数是一般耐火材料的7～8倍[1]。 生产应用 NAIHU O CAILIAO 1999,33(3)156～157,175 收稿日期:1998-09-07编辑:徐慧娟156 耐火材料1999/3
镁阿隆复合材料与不定形复合材料
非氧化物复合新材料的发展具有代表性的非氧化物复合耐火材料不外为Si系和Al系的氮化物或碳化物，因为该两元素在地壳中含量最大，而且容易氮化、碳化。当它们作为耐火材料应用时，人们惊奇地发现它们具有高级耐火材料应具备的优秀品质，因此迅速地从Si3 N4-SiC、SiC-SiC、β-Sialon-SiC发展到β-Sialon-Al2O3和β-Sialon-Al2O3-SiC以及AlN、AlON、Mgalon等体系。 1、赛隆-刚玉-碳化硅系复合材料 赛隆(Sialon)是硅(Si) (Al)氧(O)氮(N)元素化合物的简称，最先在高技术陶瓷中得到发展，其优良性能很快得到耐火材料行业的重视，法国的Sovie公司首先将其制成赛隆结合刚玉(β-Sialon-Al2O3)耐火材料用于，获得了很好的效果，被认为是高炉使用寿命15-20年以上的首选耐火材料。我国已有几个单位对此开展了研究，现在已经达到工业生产水平。我们的重点在于简化工艺、降低和提高质量。研究发现，在β-Sialon-Al2O3体系中加入SiC可以大幅度提高其抗渣、铁侵蚀性能和力学性能；在β-Sialon-SiC体系中加入Al2O3可以大幅度提高抗碱侵蚀性能，从而开发出β-Sialon-Al2O3-SiC三元复合材料。 2、镁阿隆复合材料 镁阿隆的英文表达式为Mgalon，是镁(Mg)铝(Al)氧(O)氮(N)化合物的简称。Al和AlON(阿隆)都是优良的高技术陶瓷材料，但因前者易吸水，后者高温稳定，因此加入Mg为稳定剂而成为Mgalon材料。Mgalon具有比β-Sialon-Al2O3更优良的抗渣、铁侵蚀的性能和力学性能，因此引起了耐火材料界的重视。一些新型的耐火材料，Mgalon-刚玉和Mgalon-尖晶石复合材
碳化硅主要用途__碳化硅用于耐火材料时特性
碳化硅主要用途__碳化硅用于耐火材料时特性 碳化硅主要用途是什么呢？碳化硅用于耐火材料时有哪些特性呢？碳化硅又名金刚砂,包括黑碳化硅和绿碳化硅，其中：黑碳化硅是以石英砂,石油焦和硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。绿碳化硅是以石油焦和硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂，通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。那么碳化硅的主要用途有哪些? 【碳化硅主要用途】 一、磨料--主要是因为碳化硅具有很高的硬度，化学稳定性和一定的韧性，所以碳化硅能用于制造固结磨具、涂附磨具和自 由研磨，从而来加工玻 璃、陶瓷、石材、铸铁 及某些非铁金属、硬质 合金、钛合金、高速钢 刀具和砂轮等。 二、耐火材料和耐腐蚀 材料---主要是因为碳 化硅具有高熔点(分解 度)、化学惰性和抗热振性，所以碳化硅能用于磨具、陶瓷制品烧成窑炉中用的棚板和匣钵、炼锌工业竖缸蒸馏炉用的碳化硅砖、铝电解槽衬、坩锅、小件炉材等多种碳化硅陶瓷制品。 三、化工--因为碳化硅可在溶融钢水中分解并和钢水中的离氧、金属氧化物反应生成一氧化碳和含硅炉渣。所以它可作为冶炼钢铁的净化剂，即用作炼钢的脱氧剂和铸铁组织改良剂。这一般使用低纯度的碳化硅，以降低成本。同时还可以作为制造四氯化硅的原料。 四、电工--用作加热元件、非线性电阻元件和高半导体材料。加热元件如硅碳棒(适用于1100～1500℃工作的各种电炉)，非线性电阻元件，各式的避雷阀片。
五、其它--配制成远红外辐射涂料或制成碳化硅硅板用远红外辐射干燥器中。【碳化硅用于耐火材料时特性】 1、还原气氛下使用温度一般可达1760℃; 2、抗热震性能好，能承受温度急剧变化，防止炉衬出现裂纹或断裂 3、因热态强度高，中高温条件时可承受一定应力，可作为结构材料 4、耐磨性能好，在一定温度下，可作为耐磨衬体 5、能耐受一定熔渣或热态金属，包括碱金属熔液的侵蚀和渗透 6、可承受一些炉气的作用，能用于气氛炉。 其中，碳化硅应用于耐火材料的关键技术有以下四种方式： 1、氧化物结合：以硅酸铝、二氧化硅等为结合剂; 2、氮化物结合：氮化硅、氧氮化硅和赛隆结合; 3、自结合：按碳化硅的当量比例加入石墨和金属硅，高温下反应生成;
功率半导体的革命：SiC与GaN的共舞
功率半导体的革命：SiC与GaN的共舞 功率半导体多被用于转换器及逆变器等电力转换器进行电力控制。目前，功率半导体材料正迎来材料更新换代，这些新材料就是SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓），二者的物理特性均优于现在使用的Si（硅），作为节能王牌受到了电力公司、汽车厂商和电子厂商等的极大期待。将Si换成GaN或SiC等化合物半导体，可大幅提高产品效率并缩小尺寸，这是Si功率半导体元件（以下简称功率元件）无法实现的。 目前，很多领域都将Si二极管、MOSFET及IGBT（绝缘栅双极晶体管）等晶体管用作功率元件，比如供电系统、电力机车、混合动力汽车、工厂内的生产设备、光伏发电系统的功率调节器、空调等白色家电、服务器及个人电脑等。这些领域利用的功率元件的材料也许不久就将被GaN和SiC所替代。 例如，SiC已开始用于铁路车辆用马达的逆变器装置以及空调等。 电能损失可降低50％以上 利用以GaN和SiC为材料的功率元件之所以能降低电能损失，是因为可以降低导通时的损失和开关损失。比如，逆变器采用二极管和晶体管作为功率元件，仅将二极管材料由Si换成SiC，逆变器的电能损失就可以降低15～30％左右，如果晶体管材料也换成SiC，则电能损失可降低一半以上。 有助于产品实现小型化 电能损失降低，发热量就会相应减少，因此可实现电力转换器的小型化。利用GaN和SiC 制作的功率元件具备两个能使电力转换器实现小型化的特性：可进行高速开关动作和耐热性较高。 GaN和SiC功率元件能以Si功率元件数倍的速度进行开关。开关频率越高，电感器等构成电力转换器的部件就越容易实现小型化。 耐热性方面，Si功率元件在200℃就达到了极限，而GaN和SiC功率元件均能在温度更高的环境下工作，这样就可以缩小或者省去电力转换器的冷却机构。 这些优点源于GaN和SiC具备的物理特性。与Si相比，二者均具备击穿电压高、带隙宽、
高炉冷却壁镶砖技术协议
协议编号： 关联的合同号： 山东钢铁有限公司 2#高炉大修改造工程 高炉冷却壁镶砖 制造与供货 技术协议 买方：山东钢铁有限公司 卖方：集团耐火材料有限公司 20 年月日
山东钢铁有限公司（买方）与集团耐火材料有限公司(卖方），于 20 年月日在，钢铁有限公司高炉大修技术改造工程所需高炉冷却壁镶砖及配套耐火泥浆等耐火材料的制造与供货等有关技术问题进行充分技术交流和协商，共同达成技术协议如下： 1 总则 1.1本技术协议是山东钢铁有限公司签订的高炉大修改造工程所需高炉冷却壁镶砖及配套耐火泥浆等耐火材料制造与供货商务合同的附件，为该合同不可分割的一部分。高炉冷却壁镶砖及配套耐火泥浆包括氮化硅结合碳化硅砖、碳化硅耐火泥浆、磷酸浸渍粘土砖及磷酸盐粘土质耐火泥浆。 1.2 本技术协议仅提供有限的技术要求，并未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关标准的详细条文，卖方的产品应保证符合有关国家、行业技术规范和标准以及买方提供的技术资料的要求。 1.3 在合同签订之后，买方保留对卖方提供的技术资料提出补充和修改的权力，卖方必须予以配合。如需提出修改，具体项目和条款由买方和卖方商定。 1.4 卖方从买方获得的所有图纸、技术资料的技术所有权属于买方，卖方不得出售、转让或向第三方泄露，或用于其它目的。如发生泄密事件，卖方将承担相应的法律责任并向买方赔偿损失。 1.5本技术协议经双方签订认可后，与投标过程中的招标文件、投标文件、答疑澄清文件一起作为订货合同的附件，与合同正文具有同等的效力。 1.6本协议一式四份，供方二份，需方二份，并与所关联的商务合同同时生效。 2供货范围 2.1高炉冷却壁镶砖实际总用量：156.3284。 其中氮化硅结合碳化硅砖总量：117.8984； 磷酸浸渍粘土砖总量：38.430 t。
射频氮化镓(GaN)技术正在走向主流应用
射频氮化镓（GaN）技术正在走向主流应用 网络基础设施与反导雷达等领域都要求使用高性能高 功率密度的射频器件，这使得市场对于射频氮化镓（GaN）器件的需求不断升温。举个例子，现在的无线基站里面， 已经开始用氮化镓器件取代硅基射频器件，在基站设备上，氮化镓器件的使用得越来越广泛。氮化镓受青睐主要是因为它是宽禁带（wide-bandgap）器件，与硅或者其他三五价器件相比，氮化镓速度更快，击穿电压也更高。现在，为了 把氮化镓器件推到更大的市场去，一些射频氮化镓厂商开始考虑在未来的手持设备中使用氮化镓。对于现在的手机而言，氮化镓的性能过剩，价格又太贵。但将来支持下一代通信标准（即5G）的手机，使用氮化镓是有可能的。氮化镓技术非常适合4.5G或5G系统，因为频率越高，氮化镓的优势 越明显。但对于手机而言，氮化镓材料还有很多难题需要解决，例如功耗、散热与成本。不同工艺比较（数据来源于OKI半导体）射频氮化镓技术是5G的绝配 虽然氮化镓用到手机上还不现实，但业界还是要关注射频 氮化镓技术的发展。“与砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）等高频工艺相比，氮化镓器件输出的功率更大；与LDCMOS 和碳化硅（SiC）等功率工艺相比，氮化镓的频率特性更好。” 分析机构Strategy Analytics的分析师Eric Higham说。“氮
化镓器件的瞬时带宽更高，这一点很重要，载波聚合技术的使用以及准备使用更高频率的载波都是为了得到更大的带宽。”Higham说，“这意味着覆盖系统的全部波段和频道只需要更少的放大器。” 氮化镓（GaN）、砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）是射频应用中常用的三五价半导体材料，LDMOS （横向扩散MOS技术）是基于硅的射频技术，碳化硅（SiC）可用于功率或射频领域。可以肯定的是，氮化镓不会统治 整个射频应用，设备厂商会像以前一样，根据应用选择不同的器件和工艺制程技术，包括三五价化合物与硅材料。“（射频领域）还是有砷化镓与硅器件的市场空 间。”GlobalFoundries射频市场总监Peter Rabbeni说道。什么是氮化镓？ 氮化镓技术可以追溯到1970年代，美国无线电公司（RCA）开发了一种氮化镓工艺来制造LED。现在市场上销售的很多LED就是使用蓝宝石衬底的氮化镓技术。除了LED，氮化镓也被使用到了功率半导体与射频器件上。基于氮化镓的功率芯片正在市场站稳脚跟。“我们相信，氮化镓在600V功率器件市场将占有主要优势。”英飞凌氮化镓全球应用工程经理Eric Persson说道。氮化镓功率器件还是一个新事物， 一时半会儿不会取代现在600V的主流技术--功率MOSFET。“要最大限度发挥（GaN功率技术的）作用，必须采用新型 拓扑。”Persson说道。
耐火材料生产许可证实施细则
耐火材料产品 生产许可证实施细则 2006-06-16公布2006-08-20实施 全国工业产品生产许可证办公室 目录 1 总则 (1) 2 工作机构 (1) 3 企业取得生产许可证的基本条件 (3) 4 许可程序 (3) 4.1 申请和受理 (3) 4.2 企业实地核查 (3) 4.3 产品抽样与检验 (4) 4.4 审定和发证 (4) 4.5 集团公司的生产许可 (5) 5 审查要求 (5) 5.1 企业生产耐火材料产品的产品标准及相关标准 (5) 5.2 企业生产耐火材料产品必备的生产设备和检测设备 (5) 5.3 耐火材料产品生产许可证企业实地核查办法 (7) 5.4 耐火材料产品生产许可证检测规则 (7) 6 证书和标志 (11) 6.1 证书 (11) 6.2 标志 (12)
7 委托加工备案程序 (13) 8 收费 (13) 9 工作人员守则 (14) 10 附则 (14) 附件耐火材料产品生产许可证企业实地核查办法 (15) 耐火材料产品 生产许可证实施细则 1 总则 1.1 为了做好耐火材料产品生产许可证发证工作，依据《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例》（国务院令第440号）、《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例实施办法》（国家质量监督检验检疫总局令第80号）等规定，制定本实施细则。 1.2 在中华人民共和国境内生产、销售或者在经营活动中使用耐火材料产品的，适用本实施细则。任何企业未取得生产许可证不得生产耐火材料产品，任何单位和个人不得销售或者在经营活动中使用未取得生产许可证的耐火材料产品。 1.3 实施生产许可证管理的耐火材料产品范围包括：硅砖、粘土砖、高铝砖、（铝）镁碳砖和特种耐火制品5个产品单元（见表1）。申请企业按产品单元申请生产许可证，且每个产品单元的 不同产品品种，以高牌号产品覆盖低牌号产品的方法申请获取生产许可证。 表1 产品单元及产品品种划分
氮化镓和碳化硅的应用
氮化镓和碳化硅在高频率电源开关中的应用 前言 对于宽带隙（宽禁带）材料和设备的研究工作已经持续许多年了，这些材料的特性令设计者非常满意，因为宽的带隙设备显著的性能改善超过了以硅为基础的其他材料。他们在高温度下、高功率密度下、高电压下和高频率下运转的能力，使他们在未来的电子系统中的使用非常令人关注。对未来的开关和高频功率应用方面大有前途的两种非常重要的宽带隙材料就是氮化镓和碳化硅。关于氮化镓与碳化硅材料，半导体器件是否可能而且这种设备/材料是否最适合各种开关和高频功率的应用的问题有大量的正在进行的讨论和质疑。本论文总结了我们对于目前发展现状的理解以及这些技术的领先之处。材料特性、设备结构和成本都是重要的和相互关联的。最终，我们相信碳化硅和氮化镓两种材料都将扮演着重要角色而且都将融入各自的商业市场。 材料属性 作为宽带隙材料的表征是一个电子从价带顶部跳到半导体导带底部所适合的能量。需要能量通常大于一个或两个电子伏特的材料被称为宽带隙材料。碳化硅和氮化镓半导体通常也被称为化合物半导体，因为他们是由选自周期表中的多个元素组成的。下表比较了硅(Si)、碳化硅(SiC-4H1)和氮化镓(GaN) 材料的性能。这些材料的属性对电子器件的基本性能特点产生重大影响。 对于射频和开关电源设备而言，碳化硅和氮化镓两种材料的性能都优于单质硅的。碳化硅和氮化镓相比单质硅的一个更优的属性是，他们的高临界场允许这些器件能在更高的电压和更低的漏电流中操作。高电子迁移率和电子饱和速度允许更高的工作频率。然而SiC电子迁移率高于Si，GaN的电子迁移率又高于SiC，这意味着氮化镓应该最终成为极高频率的最佳设备材料。 高导热系数意味着材料在更有效地传导热量方面占优势。SiC比GaN和Si 具有更高的热导率，意味着碳化硅器件比氮化镓或硅从理论上可以在更高的功率密度下操作。当高功率是一个关键的理想设备特点时，高导热系数结合宽带隙、高临界场的碳化硅半导体具有一定优势。氮化镓相对较差的导热性，使系统设计人员处理氮化镓器件的热量管理面临一个挑战。
第三代半导体材料碳化硅
第三代半导体材料碳化硅 一、第三代半导体发展简述 半导体产业的基石是芯片。制作芯片的核心材料按照历史进程分为三代：第一代半导体材料（主要为目前广泛使用的高纯度硅）、第二代化合物半导体材料（砷化镓、磷化铟）、第三代化合物半导体材料（碳化硅、氮化镓）。 第三代半导体材料也称为禁带半导体材料，是指禁带宽度在2.3eV（电子伏特）及以上的半导体材料（硅的禁带宽度为1.12eV），其中较为典型的和成熟的包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等，其余包括氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）等的研究尚处于起步阶段。 第三代半导体材料在禁带宽度、热导率、介电常数、电子漂移速度方面的特性使其适合制作高频、高功率、高温、抗辐射、高密度集成电路；其在禁带宽度方面的特性使其适合制作发光器件或光探测器等。 5G基站射频器件对高频材料的需求，以及功率器件正向着大功率化、高频化、集成化方向发展的趋势凸显出了第三代半导体材料的重要性及广阔前景。而该领域基本由美日企业主导，我国相对薄弱，研发仍主要集中于军工领域。 国家战略新兴产业政策中多次提到以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体器件，随着国内多家企业开始重视该领
域，积极布局相关项目，我国的第三代半导体材料及器件有望实现较快发展。 二、第三代半导体---碳化硅概述 碳化硅是第三代化合物半导体材料的，具有优越的物理性能：高禁带宽度（对应高击穿电场和高功率密度）、高电导率、高热导率。 半导体芯片分为集成电路和分立器件，但不论是集成电路还是分立器件，基本结构都可以划分为“衬底—外延—器件”结构。碳化硅在半导体中存在的主要形式是作为衬底材料。 图：碳化硅晶片产业链
耐火材料复习题--2016
基质：基质是耐火材料中大晶体或骨料间隙中存在的物质。 主晶相：主晶相是指构成耐火制品结构的主体且熔点较高的晶相 耐火度：耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性能。 显微结构：在光学和电子显微镜下分辨出的试样中所含有相的种类及各相的数量、形状、大小、分布取向和它们相互之间的 关系，称为显微结构。 陶瓷结合：又称为硅酸盐结合，其结构特征是耐火制品主晶相之间由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合。直接结合：指耐火制品中，高熔点的主晶相之间或主晶相与次晶相间直接接触产生结晶网络的一种结合，而不是靠低熔点的硅 镁酸盐相产生结合 混练：使两种以上不均匀的物料的成分和颗粒均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程称混炼 液相烧结：凡有液相参加的烧结过程；液相起到促进烧结和降低烧结温度的作用。 低水泥浇注料：由水泥带入的CaO含量一般在1.0-2.5%之间的反絮 凝浇注料。 热硬性结合剂：热硬性结合剂是指在常温下硬化很慢和强度很低，而在高于常温但低于烧结温度下可较快的硬化的结合剂水硬性结合剂：水硬性结合剂是必须同水进行反应并在潮湿介质中养护才可逐渐凝结硬化的结合剂 气硬性结合剂：气硬性结合剂是在大气中和常温下即可逐渐凝结硬化而具有相当高强度的结合剂 减水剂：保持浇注料流动值基本不变的条件下，可显著降低拌和用水量的物质称为减水剂 弹性后效：坯体压制时，外部压力被内部弹性力所均衡，当外力取消时，内部弹性力被释放出来，引起坯体膨胀的作用称为弹 性后效 荷重软化点：以压缩0.6%时的变形温度作为被测材料的荷重软化温度，即荷重软化点 镁碳砖：镁碳砖是以烧结镁砂或电熔镁砂为主要原料，并加入适量的石墨和含碳质有机结合剂而制成的镁质制品。 电熔镁砂：由天然菱镁矿、水镁石、轻烧镁砂或烧结镁砂在电弧炉中高温熔融而成的镁质原料 矿化剂：加入耐火材料中，在烧成过程中能促进其他物质转变或结晶的少量物质。 防氧化剂：含碳耐火材料采用金属添加剂的作用在于抑制碳的氧化，被称为防氧化剂 可塑性: 物料受外力作用后发生变形而不破裂，在所施加使其变形的外力撤除后，变形的形态仍保留而不恢复原状，这种性质 称为可塑性。 熔铸莫来石制品:由高铝矾土或工业氧化铝、粘土或硅石进行配料， 在电弧炉内熔融，再浇铸成型及退火制成的耐火制
工业常用耐火材料砖分类成分及用途
刚玉莫来石 项目名称 单位 莫来石砖 再烧结电熔莫来石砖 莫来石-刚玉砖 刚玉-莫来石砖 Al 2O 3 % ≥70 ≥75 ≥80 ≥90 SiO 2 % ≤25 ≤23 ≤18 ≤8 Fe 2O 3 % ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.3 显气孔率 % ≤17 ≤14 ≤19 ≤18 体积密度 g/cm 3 ≥2.55 ≥2.65 ≥2.70 ≥2.90 常温耐压强度 MPa ≥90 ≥100 ≥80 ≥100 荷软开始点 （0.2MPa,0.6%） ℃ ≥1630 ≥1700 ≥1650 ≥1700 用途 -- 玻璃熔窑上部结构砖、料道砖、盖板、冶金极其它工业中温窑炉内衬，炭黑反应炉急冷段、停留段内衬。 玻璃熔窑上部碹顶、碹脚砖、其它工业热工设备内衬。 玻璃熔窑上部 结构砖、盖板，成型部件，中温炭黑反应炉和其它热工装置衬里。高温用莫来石-刚玉匣 钵。 玻璃熔窑上部结构砖、料道砖、盖板、成型部件，中温炭黑反应炉内衬和其它热工装置衬里。高温用刚玉-莫来石匣钵。 耐火材料种类和特性 耐火材料生产工艺流程 1.黏土砖
组成：化学组成：变化很大，主要成分Al2O3和SiO2，大致范围如下：Al2O3：30~46%，SiO2：50%~70%、Fe2O3：1.0~3.0%、TiO2：1.0~2.5%、(R2O+RO)：1.0~4.0% 原料与工艺：以黏土熟料为骨料，以软质黏土作结合剂，半干法或可塑法成型，1300~1400℃烧成 性质：耐酸性渣侵蚀，对碱性渣的抵抗力稍差；热膨胀系数不大，抗热震性较好；荷重软化温度远小于耐火度，这是一大缺点，软化开始与终了温度的间隔很大，不会很快坍陷 2.硅砖 组成：化学成分：SiO2：94%~98%、Al2O3：0.2~2%、CaO：1.5~3.5%、Fe2O3：0.3~3%、R2O：0~0.5% 原料与工艺：石英石、废砖、石灰、矿化剂和有机结合剂。SiO2含量不低于96%的石英石 少量矿化剂（如铁鳞、石灰乳）和结合剂（如糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液） 混练→成型→干燥→烧成等工序 玻璃窑用硅砖 高温体积稳定，不会因温度波动而引起炉体变化。硅砖荷重软化温度高、蠕变率小、玻璃窑1600℃保持炉体不变形，结构稳定 对玻璃液无污染。硅砖主要成分SiO2，使用时如有掉块或表面熔滴，不影响玻璃液的质量 耐化学侵蚀，上部结构的硅砖受玻璃配料中含R2O的气体侵蚀，表面生成一层光滑的变质层，是侵蚀速度变低，起到保护作用，体积密度小，可减轻炉体重量 硅砖烤窑时注意事项 200~300℃和573℃时晶型转变，梯级骤然膨胀，烘烤时600℃以下升温不宜太快；冷却时600℃以下应避免剧烈的温度变化，尽可能不与碱性物质接触 3.电熔铸耐火材料 主要品种有：电熔莫来石砖，电熔锆刚玉砖，电熔刚玉砖等 电熔锆刚玉砖：外观呈蛋黄色，以锆英石和工业氧化铝为主要原料。少量富锆砂（提高ZrO2含量），纯碱（助熔、Na2O能抑制莫来石形成、促进莫来石热分解）和硼砂（助熔、可改善玻璃相性质、防止铸件裂纹）。 熔融气氛：还原法，石墨电极直接插入熔融液中，使溶液掺碳。料中铁、钛氧化物杂质被还原成低价氧化物，降低了玻璃相渗出温度（约1200~1330℃）。氧化法：石墨电极不与熔融液接触，碳不会掺入。并吹入氧，使还原物质转变成氧化物质，又能接触石墨电极沾污现象。砖呈淡米色。含碳量低。玻璃相数量少，且渗出温度高（1380~1410℃）。 浇注方法：普通浇注法（代号PT或RC或RN），倾斜浇铸法（QX或TA或RO），无缩孔浇注法（WS或VF或RT），密实浇铸法（MS或RV或RR）；属于Al2O3-ZrO2-SiO2系
第三代宽禁半导体材料GaN(氮化镓)研究分析
广州创亚企业管理顾问有限公司 第三代宽禁半导体材料GaN （氮化镓）研究分析
目录contents
一、5G应用的关键材料 （一）认识第三代半导体材料 1、半导体材料的由来 2、第一代半导体材料 3、第二代半导体材料 4、第三代半导体材料（二）第三代半导体材料的特点 1、碳化硅（SiC） 2、氮化镓（GaN） 二、氮化镓（GaN） （一）GaN技术的发展历史（二）GaN的优点 1、GaN 在电力电子领域：高效率、低损耗与高频率 2、GaN 在微波射频领域：高效率、大带宽与高功率 3、与第二代半导体材料GaAs更具优势 三、GaN市场 （一）市场空间 1、0~900V的低压市场空间宏大 2、GaN RF 市场即将大放异彩
（二）射频是主战场 1、GaN 是射频器件的合适材料 2、5G应用的关键技术 3、GaN 电力电子器件典型应用：快充电源四、GaN产业链 （一）GaN工艺与流程 （二）芯片制造过程 1、流程 2、GaN衬底 3、GaN外延片 4、GaN外延使用不同衬底的区别 5、GaN器件设计与制造
由于地球的矿藏多半是化合物，所以最早 得到利用的半导体材料都是化合物,例如方铅矿(PbS)很早就用于无线电检波，氧化亚铜(Cu2O)用作固体整流器，闪锌矿(ZnS)是熟知的固体 发光材料，碳化硅(SiC)的整流检波作用也较 早被利用。 硒(Se)是最早发现并被利用的元素半导体，曾是固体整流器和光电池的重要材料。元素半 导体锗（Ge）放大作用的发现开辟了半导体历 史新的一页，从此电子设备开始实现晶体管化。 中国的半导体研究和生产是从1957年首次制备出高纯度(99.999999%～99.9999999%) 的锗开始的。采用元素半导体硅（Si）以后，不仅使晶体管的类型和品种增加、性能提高，而且迎来了大规模和超大规模集成电路的时代。以砷化镓(GaAs)为代表的Ⅲ－Ⅴ族化合物的发现促进了微波器件和光电器件的迅速发展。
高炉用耐火材料
高炉用耐火材料 高炉用耐火材料(refractories for blast furnace) 砌筑高炉炉体及有关部位所使用的耐火制品。高炉是利用鼓入的热风使焦炭燃烧及还原熔炼铁矿石的竖式炉，是在高温和还原气氛下连续进行炼铁的热工设备。高炉用耐火材料损毁的原因主要是炉料机械磨损、碳素沉积、渣铁侵蚀、碱金属侵蚀和铅锌渗透、热应力和高温荷载等综合因素，其中温度是决定性的因素。因此，高炉炉体易损部位均设有冷却系统，以提高炉衬的使用寿命。随着钢铁工业的发展，高炉日趋大型化。同时，采用了高压炉顶，高风温、富氧鼓风、燃料喷吹和电子计算机控制等新技术以强化冶炼，耐火材料使用条件更为苛刻。通过采用耐火材料新品种及提高其质量，改进炉体冷却系统以及强化管理，一代高炉炉衬寿命不断延长。 高炉炉体用耐火材料高炉炉体由炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分组成。炉体附设有风口、出渣口、出铁口、冷却系统及集气管与加料装置等设施。高炉炉衬按其使用损毁特点可分为上、中、下3段：上段包括炉喉、炉身上部和中部；中段包括炉身下部、炉腰和炉腹；下段为炉缸和炉底。高炉各部位及其侵蚀情况见图。
炉喉、炉身上部及炉身中部用耐火材料炉喉承受炉料下降时的直接冲击和摩擦，极易磨损，多采用高强度的粘土砖和高密度高铝砖砌筑，并采用铸钢板保护。炉身上部和中部温度不超过700℃，无炉渣形成和炉渣侵蚀，除承受炉料滑行与冲击以及热烟气所携粉尘的摩擦而导致机械磨损外，主要是铅、锌侵入沉积，使衬砖组织变得脆弱，甚至鼓胀，还有碳素沉积及粘结物的作用，使炉衬开裂和结构松散。整个炉体中该部位损毁较轻，一般采用氧化铁含量较低的致密粘土砖或高铝砖砌筑。
影响氮化硅结合碳化硅制品质量的因素及其控制措施研究
（下转第156页） 影响氮化硅结合碳化硅制品质量的因素及其控制措施研究 任 云，任霞，刘长春，任江 （沈阳长信碳化硅微粉有限公司，辽宁新民 110324） 摘 要：随着碳化硅产业的不断发展，其制备工艺也越来越复杂，性能更加综合化和优越化。在氮化硅结合碳化 硅制备工艺过程中，如何对影响产品质量的因素进行控制，继而确保最终产品的性能，对于生产企业实现质量控制目标是至关重要的。文章就这一相关议题进行了探讨，分别从产品原料的性质方面、结合剂方面、不同的成型工艺方面、干燥流程、装窑方式以及氮化工艺流程等方面进行了分析和论述，供相关人士参考。关键词：影响因素；碳化硅；氮化硅；质量控制 作者简介：任云（1977-），女，辽宁沈阳人，硕士，研究方向：纳米，微米碳化硅原料表面处理，生产工艺以及碳化硅精细陶瓷 的生产工艺等。 Metallurgy and materials 氮化硅结合碳化硅材料是一类新型耐火材料，该类材料中又包含更细的类别，如氮化硅结合碳化硅辐射管、氮化硅结合碳化硅砖等等。由于该类材料具备多种优良性能，氮化硅结合碳化硅材料因具有的节能环保特点更是从众多同性能产品中脱颖而出，未来的市场发展前景良好。 氮化硅结合碳化硅制品的生产工艺流程图如图1所示。 图1氮化硅结合碳化硅制品的生产工艺流程 添加剂碳化硅硅粉辅助原料 配料 水 临时结合剂混料 废坯成型氮化炉检验 烧成干燥 1原料性质的影响 氮化硅结合碳化硅制品涉及到的主要生产原料有：碳化硅、硅粉、氮气等添加剂。不同于普通的氮化硅材料制品，氮化硅结合碳化硅制品所需要的原料必须具有更高的纯度。碳化硅的纯度应达到98.5%以上，硅粉的纯度应达到99%以上，氮气的纯度应达到99.9%以上。除了原料的纯度需要进行严格的控制之外，生产加工过程中还需要对原料的粒度和颗粒级配进行严格的控制。原料的粒度过高将会直接影响胚体成型的体积密度，造成胚体的致密性降低，影响最终的产品质量。在原料颗粒级配方面，要注意硅粉的粒度，硅粉的粒度控制可以确保硅粉与氮气的反应效率，但是一味降低硅粉的粒度也会存在一定的负面影响，即硅粉与氮气反应速率过快，剧烈的反应造成反应装置中热量集聚上升，一旦温度超过1400益时，会诱发碳化硅表面出现 流硅现象，反而不利于产品的质量控制。另外，在氮化硅结合碳化硅制品的原料中加入ZrSiO 4可以起到改善产品抗氧化性的作用。 2结合剂的影响 氮化硅结合碳化硅制品生产工艺中，需要加入临时 的结合剂，结合剂的加入主要有两大功效，一是可以帮助原料之间融合实现均质体，改善原料颗粒表面的分散性，为胚体成型创建良好的条件；二是氮化硅结合碳化硅制品在干燥和烧成的工序中要面临升温的过程，而在高温条件下，氮化硅结合碳化硅制品中的临时结合剂会分解，气态物质挥发过程中给氮化硅结合碳化硅制品留下大量的网络状气孔通道，不仅更有利于氮气的充入，提高了硅粉和氮气之间的反应效率，而且也能够更有利于最终产品的稳定性。临时结合剂主要有：有机糊精、木质素磺酸钙以及德国司马化工分散剂等等，目前行业内对于临时结合剂的添加量质量百分比通常在5%以内。 3成型工艺的影响 目前，氮化硅结合碳化硅制品的成型工艺主要有半 干法成型和注浆成型两大类。其中半干法成型因生产效率较高的优势应用更加普遍。国内主要采用的是注浆法成型，这就要求浆料性能一定要好，决定浆料好坏的因素有很多，其中碳化硅微粉的表面处理占有很重要的地位。这种原料的来源基本靠进口———法国的圣戈班公司，2018年沈阳长信碳化硅微粉有限公司通过自主研发，成果的攻克了难关，研发出了专门用于氮化硅结合碳化硅制品的碳化硅微粉，不仅摆脱了对国外产品的依赖，在产品性能上也有了很大的提高，体积密度由2.52g/mL 提高到了2.57g/mL ；154
硅、碳化硅、氮化镓
Si：高纯的单晶硅是重要的半导体材料。单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅 半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型半导体。p型半导体和n型半导体结合在一起形成p-n结，广泛应用于二极管、三极管、晶闸管、场效应管和各种集成电路 熔点：1414℃， 电导率：硅的电导率与其温度有很大关系，随着温度升高，电导率增大，在1480℃左右达到最大，而温度超过1600℃后又随温度的升高而减小。 集成电路集成度的提高, 发热问题就更突出, 这就要求采用导热率更高的材料, 故最近正在研究S I C 等材料。 SiC:化学性能稳定、热膨胀系数小、耐磨性能好，碳化硅硬度很大、导热系数高、高温时能抗氧化。碳化硅被广泛用于制造高温、高压半导体。 熔点：2730 °C GaN：它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能。GaN材料系列具有低的热产生率和高的击穿电场，是研制高温大功率电子器件和高频微波器件的重要材料。 熔点：800℃ 优点：禁带宽度大（3.4eV），热导率高（1.3W/cm-K），则工作温度高，击穿电压高，抗辐射能力强； 导带底在Γ点，而且与导带的其他能谷之间能量差大，则不易产生谷间散射，从而能得到很高的强场漂移速度（电子漂移速度不易饱和）； GaN易与AlN、InN等构成混晶，能制成各种异质结构，已经得到了低温下迁移率达到105cm2/Vs的2-DEG（因为2-DEG面密度较高，有效地屏蔽了光学声子散射、电离杂质散射和压电散射等因素）； 晶格对称性比较低（为六方纤锌矿结构或四方亚稳的闪锌矿结构），具有很强的压电性（非中心对称所致）和铁电性（沿六方c轴自发极化） 缺点：一方面，在理论上由于其能带结构的关系，其中载流子的有效质量较大，输运性质较差，则低电场迁移率低，高频性能差。另一方面，现在用异质外延（以蓝宝石和SiC作为衬底）技术生长出的GaN单晶，还不太令人满意。 主要问题：因为GaN是宽禁带半导体，极性太大，则较难以通过高掺杂来获得较好的金属-半导体的欧姆接触，这是GaN器件制造中的一个难题，故GaN器件性能的好坏往往与欧姆接触的制作结果有关。
氮化硅的性质及其在耐火材料中的应用
氮化硅的性质及其在耐火材料中的应用 氮化硅是一种具有良好的耐磨、耐高温、耐蚀性的合成耐火原材料。在耐火材料的应用中，主要以结合相的形式出现。 1.0氮化硅的晶体结构 Si3N4有两种晶体结构：α-Si3N4为颗粒状结晶体，β-Si3N4为针状结晶体(见图1)。两者都是[SN4]四面体共用顶角构成的三维空间网络，均属于六方晶系。它们的差别在于[SiN4]四面体层的排列顺序上。β相是由几乎完全对称的六个[SN4]四面体组成的六方环层在c轴方向重叠而成；而α相是由两层有形变而且不同的非六方环层重叠而成。α相在晶体结构范围能够固溶氧，其结构内部应变比β相大，故自由能比β相高。从热力学角度来看，在较高的温度下，β相更稳定。α相对称性低，容易形成，在大约1500℃温度下，α相发生重建式转变而转化为β相。这一转变是不可逆的，某些工艺条件及质的存在更有利于α相向β相的转变。在低于1350℃时形成α-Si3N4，在高于1500℃的温度下就可以直接制取β-Si3N4。 (a)α-Si3N4的原子排列；(b)β-Si3N4的原子排列 图1α-Si3N4和β-Si3N4的原子排列 2.0氮化硅的基本性质
氮化硅的分子式为Si3N4，其中Si占60.06%，N占39.94%。Si与N之间以强的共价键结合(其中离子键结合的情况仅占30%)，故Si3N4硬度高(莫氏硬度9)、熔点高，结构稳定。 表1 Si3N4的晶格常数和密度 表2氮化硅的基本性质 Si3N4的晶格常数及密度列于表1。从表中数据可以看出，α相和β相的晶格常数A相差不大，而α相的晶格常数C约为β相的两倍。这两个相的密度几乎相等，因此在相变过程中不会引起体积的较大变化。表2为氮化硅的基本性质。 氮化硅晶体中Si-N之间以共价键结合为主，键合强度高，所以它具有很大的弹性模量(4.7×105kg/cm2)。热膨胀系数较低，而导热系数较大，使这种材料不易产生热应力，因而具有良好的抗热震性能，耐热冲击性能好。具有韧性，高温机械强度高，高温形变小。(密度为2.5g/cm3的氮化硅陶瓷于1200×1000h℃、荷重为23×7kg/cm2时，高温形变为0.5%)抗侵蚀能力强。不被许多金属侵蚀，由于形成了二氧化硅层，抗氧化性能好，电绝缘性能好。 氮化硅没有熔点，在常压下于1900℃升华分解，比热为711.8J/kg·℃。α相和β相的显微硬度分别为10~16GPa和24.5~32.65GPa。由于其是强共价键化合物，在其分解温度(约1900℃)以下，不会有液相生成，所以，氮化硅材料须借助氧化物添加剂才能烧结。促进烧结的氧化物材料主要有Y2O3、Al2O3等，加入量高者可达20%，其反应原理是借助氮化硅颗粒表面形成的SiO2氧化膜与加入的氧化物作用生成液相并渗透于晶界处，以确保物质迁移时的高扩散能力。 3.0氮化硅的化学稳定性 Si3N4属于热力学稳定化合物。氮化硅陶瓷在氧化气氛中可使用到1400℃，而在中性或还原气氛中一直可使用到1850℃。实际上，Si3N4在800℃以上就会发生氧化反应：
SIC与GAN的发展中存在的问题
SiC和GaN功率器件发展中存在的问题 近年来，Si功率器件结构设计和制造工艺日趋完善，已经接近其材料特性决定的理论极限，依靠Si器件继续完善来提高装置与系统性能的潜力十分有限。随着SiC和GaN外延材料和器件制造工艺技术取得重大进展，各种SiC和GaN功率器件的研究和开发蓬勃开展起来。尽管SiC和GaN功率器件取得了令人鼓舞的进展，已经有了许多实验室产品，而且部分产品已经进入市场，但是SiC和GaN产品的大规模应用还需做大量工作。 1 SiC功率器件发展中存在的问题 在商业化市场方面： (1)昂贵的SiC单晶材料。由于Cree公司技术性垄断，一片高质量的4英寸SiC单晶片的售价约5000美元，然而相应的4英寸Si片售价仅为7美元。如此昂贵的SiC单晶片已经严重阻碍了SiC器件的发展。 (2)Cree公司的技术垄断。由于Cree公司在世界各国申请了许多专利，严重制约了其他公司在SiC领域的发展。 在技术方面： (1)SiC单晶材料虽然在导致SiC功率半导体性能和可靠性下降的致命缺陷微管密度降低和消除方面近年来取得很大进展，但位错缺陷等其他缺陷对元件特性造成的影响仍未解决。 (2)SiC器件可靠性问题。SiC MOSFET器件目前存在两个主要技术难点没有完全突破：低反型层沟道迁移率和高温、高电场下栅氧可靠性。与Si MOSFET相比，体现不出SiC MOSFET 的优势。 (3)高温大功率SiC器件封装问题。 2 GaN功率器件发展中存在的问题 在商业化市场方面： GaN单晶生长技术还不成熟，在一定程度上阻碍了GaN功率器件的广泛应用。由于受其外延片结构的限制，使得基于硅基的GaN功率器件击穿电压多低于1200 V，从而限制了GaN 功率器件在更高工作电压领域内的应用。 蓝宝石衬底的GaN功率器件由于衬底低的热传导系数而限制了在大功率方面的应用。相对昂贵的SiC单晶片同样会阻碍基于SiC衬底的GaN功率器件的广泛应用。 GaN功率器件在技术方面，同样存在着诸多挑战。 (1)GaN材料不成熟：材料缺陷导致临界击穿电场下降、衬底漏电等是GaN功率器件无法达到其材料理论极限的主要原因之一。 (2)制造工艺不成熟：首先是增强型A1GaN/GaN HEMT制造工艺技术不过关，离商用化还有一定的距离。其次是缺乏高质量的绝缘栅生长技术。再者，缺乏实用的掺杂技术。目前只有EPC、Transform、TI、Navitas公司在低压IC技术方面获得商业化突破。 (3)电流崩塌效应的理论研究不成熟。 (4)GaN器件可靠性问题。 (5)大功率GaN器件封装问题。 总结碳化硅和氮化镓在功率电子应用方面的发展都获得了很多重大的成就。
氮化硅结合碳化硅砖执行YBT4035-2007标准
氮化硅结合炭化硅砖 1 、范围：本标准适用于炼铁高炉用、电解铝槽用氮化硅砖和氮化硅结合炭化硅窑具。 2 、定义：氮化硅结合炭化硅砖（silicon nitride bonded silicon carbide bricks）以炭化硅为骨料加入工业硅粉，经混炼成型，通过氮化反应烧结，形成氮化硅为主要结合相，且氮化硅和氮化硅含量之和不小于90%的定形制品。 3、分类、牌号及形状尺寸： 3.1 氮化硅结合碳化硅按用途不同分为TDG、LDG、YDG 三个类别，T、L、Y分别代表炼铁、电解铝、窑具，DG为氮和硅的汉语拼音首字母。 3.2 氮化硅结合碳化硅TDG类分为TDG-1和TDG-2两个牌号。 3.3 形状尺寸应符合YB/T5012的规定或需方图纸要求。 4 、技术要求： 4.1 砖的理化指标应符合表1规定。
表1：碳化硅结合炭化砖的理化指标。 项目指标 TDG-1 TDG-2 LDG YDG 复验允许 偏差显气孔率/%，不大于16 18 16 18 +2 体积密度/（g/cm3）, 不小于 2.65 2.60 2.65 2.60 -0.05 常温耐压强度/MPa, 不小于 160 150 150 140 -20 常温抗折强度/MPa, 不小于 45 40 40 40 -5 高温抗折强度（1400℃ ×0.5h）/MPa,不小于 45 40 45 40 -5 导热系数（1000℃） /[W/(m·K)], 不小于(参考指标) 16.0 15.5 16.0 - - W（SiC）/%,不小于72 70 72 70 - W（Si3N4）/%,不小于20 20 20 20 - W（Fe2O3）/%,不大于0.7 1.0 0.7 0.7 - 4.2 砖的尺寸允许偏差及外观应符合表2的规定。 表2：氮化硅结合碳化硅的尺寸允许偏差及外观。 项目指标 TDG-1 TDG-2 LDG YDG 尺寸允许偏差 ≤300 不 大 于 ±1.0 ±1.5 ±1.5 ±1.5 301~600 ±1.5 ±2.0 ±2.0 ±2.0 >600 —— ±0.4% （最大± 4.0） ±0.6% （最大± 5.0） 扭曲长度 尺寸 ≤300 1.0 1.0 1.0 1.0 301~500 1.5 1.5 1.5 1.5 >500 ——0.4% 0.6% 缺角长度（a+b+c）35 40 35 40 缺棱长度（e+f+g）35 40 35 40 熔洞直径 5 5 5 3 深度 3 3 3 3 裂纹长度 宽度<0.25 不限制不限制不限制不限制宽度<0.25~0.50 10 15 10 15 宽度>0.50 不准有不准有不准有不准有 指标中带%的允许偏差是指以砖的尺寸计的百分数。