碳化硅检测:揭开这一先进材料的神秘面纱

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碳化硅检测:揭开这一先进材料的神秘面纱

概括

碳化硅(SiC)是一种重要的半导体材料,广泛应用于电力电子、光电子、传感器等领域。由于其优异的导电性、耐高温性及抗腐蚀性,碳化硅在现代工业中发挥着举足轻重的作用。然而,在其应用之前,必须进行严格的检测,以确保其性能和质量达到要求标准。本文将详细介绍碳化硅的检测过程,涵盖检测样品、项目、仪器、方法等各个方面。

检测样品

在进行碳化硅检测时,首先需要确定样品的来源和类型。常见的碳化硅样品主要有两种形式:粉末状和晶体状。粉末状的碳化硅主要用于制造陶瓷材料,而晶体状碳化硅则多用于高性能半导体器件的生产。无论是哪个类型的样品,确保样品的代表性和均匀性至关重要,这样才能确保检测结果的准确性和可重复性。

检测项目

碳化硅的检测项目主要包括物理性能测试、化学成分分析、微观结构观察等方面。常见的检测项目如下:

  • 物理性能测试:主要包括硬度测试、导热性测试和电导率测试。
  • 化学成分分析:通过X射线荧光光谱(XRF)或能量色散X射线光谱(EDX)等技术对碳化硅的纯度和成分进行检测。
  • 微观结构观察:使用扫描电子显微镜(SEM)观察碳化硅的晶体结构,以评估其均匀性和缺陷。

这些检测项目为碳化硅的应用性能提供了科学依据,确保其满足实际应用需求。

检测仪器

碳化硅的检测依赖于一系列高精度的仪器设备。常见的检测仪器包括:

  • X射线荧光光谱仪(XRF):用于化学成分的快速分析,能够检测碳化硅中的微量元素。
  • 扫描电子显微镜(SEM):用于观察碳化硅的表面形貌和微观结构,帮助分析其晶体缺陷。
  • 热分析仪(TGA/DSC):用于测试碳化硅的热稳定性,评估其耐高温性能。
  • 电导率测试仪: 用于测量碳化硅的电导性能,以确认其在电子器件中的适用性。

检测方法

碳化硅的检测方法涉及多种先进的技术,确保每一项指标的准确性:

  • 化学分析:通过XRF等技术进行元素分析,采用标准曲线法计算成分含量。
  • 物理性能测试:使用维氏硬度计测试硬度,热导率仪器测试导热性能,电导率仪器测试电性能。
  • 微观结构观察:将样品制备为薄片或碎片,通过SEM等显微镜观察其表面和晶体结构。
  • 热稳定性测试:在不同的温度下使用热分析仪进行测试,观察碳化硅材料的耐高温能力。

这些检测方法通过一系列科学严谨的步骤,确保了碳化硅在实际应用中的性能稳定性。

检测标准(部分)

《 SJ/T 11865-2022 功率器件用φ150mm n型碳化硅衬底 》标准简介

  • 标准名称:功率器件用φ150mm n型碳化硅衬底
  • 标准号:SJ/T 11865-2022
    中国标准分类号:H83
  • 发布日期:2022-10-20
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2023-01-01
    技术归口:中国电子技术标准化研究
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:电气工程半导体材料SJ 电子
  • 内容简介:

    行业标准《功率器件用φ150mm n型碳化硅衬底》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了功率器件用φ150mmn型碳化硅(sic)衬底的术语、要求、检验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存。本文件适用于经抛光后制备的φ150mmn型sic衬底,晶型为4H。

《 SJ/T 11864-2022 半绝缘型碳化硅单晶衬底 》标准简介

  • 标准名称:半绝缘型碳化硅单晶衬底
  • 标准号:SJ/T 11864-2022
    中国标准分类号:H83
  • 发布日期:2022-10-20
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2023-01-01
    技术归口:中国电子技术标准化研究院
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:电气工程半导体材料SJ 电子
  • 内容简介:

    行业标准《半绝缘型碳化硅单晶衬底》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了半绝缘型碳化硅(sic)单晶衬底的术语、分类、要求、检验方法、检验规则以及标志、包装、运输、贮存等。本文件适用于经抛光后制备的φ50.8mm,φ76.2mm,φ100.0mm,φ150.0mm半绝缘型sic衬底,晶型为4H。

《 YS/T 1600-2023 碳化硅单晶中痕量杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:碳化硅单晶中痕量杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法
  • 标准号:YS/T 1600-2023
    中国标准分类号:H17
  • 发布日期:2023-04-21
    国际标准分类号:77.040.30
  • 实施日期:2023-11-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员会、全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料化学分析制造业YS 有色金属
  • 内容简介:

    行业标准《碳化硅单晶中痕量杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了碳化硅单晶中痕量杂质元素含量的辉光放电质谱测定方法。本文件适用于碳化硅单晶中痕量杂质元素含量的测定。各元素测定范围见表1。

《 GB/T 3045-2024 普通磨料 碳化硅化学分析方法 》标准简介

  • 标准名称:普通磨料 碳化硅化学分析方法
  • 标准号:GB/T 3045-2024
    中国标准分类号:J43
  • 发布日期:2024-09-29
    国际标准分类号:25.100.70
  • 实施日期:2025-04-01
    技术归口:全国磨料磨具标准化技术委员会
  • 代替标准:代替GB/T 3045-2017
    主管部门:中国机械工业联合会
  • 标准分类:机械制造切削工具磨料磨具
  • 内容简介:

    国家标准《普通磨料 碳化硅化学分析方法》由TC139(全国磨料磨具标准化技术委员会)归口,TC139SC1(全国磨料磨具标准化技术委员会普通磨料分会)执行,主管部门为中国机械工业联合会。

    本文件描述了碳化硅中主要化学成分的分析方法。本文件适用于碳化硅含量不小于95%(质量分数)的磨料及结晶块中表面碳(游离碳)、二氧化硅、表面硅(游离硅)、酸处理失量、铁、铝、钙、镁、总碳和碳化硅等化学成分的分析活动。

《 SJ 21535-2018 电力电子器件用碳化硅外延片规范 》标准简介

  • 标准名称:电力电子器件用碳化硅外延片规范
  • 标准号:SJ 21535-2018
    中国标准分类号:A01
  • 发布日期:2018-12-29
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2019-03-01
    技术归口:工业和信息化部电子第四研究院
  • 代替标准:
    主管部门:
  • 标准分类:电气工程SJ 电子
  • 内容简介:

    本规范规定了电力电子器件用碳化硅外延片(以下简称碳化硅外延片)的技术要求、质量保证、交货准备以及说明事项等内容。本规范适用于电力电子器件用在n型4H碳化硅衬底上生长了n型(或p型)碳化硅同质外延层的外延片。

《 SJ 21441-2018 SiC-HPSI型高纯半绝缘碳化硅单晶片规范 》标准简介

  • 标准名称:SiC-HPSI型高纯半绝缘碳化硅单晶片规范
  • 标准号:SJ 21441-2018
    中国标准分类号:A01
  • 发布日期:2018-01-18
    国际标准分类号:77.040
  • 实施日期:2018-05-01
    技术归口:工业和信息化部电子第四研究院
  • 代替标准:
    主管部门:
  • 标准分类:冶金SJ 电子
  • 内容简介:

    本规范规定了SiC-HPSI型高纯半绝缘碳化硅单晶片的技术要求、质量保证规定、交货准备等。本规范适用于SiC-HPSI型高纯半绝缘碳化硅单晶片(以下简称碳化硅单晶片)。

《 SJ 21493-2018 碳化硅外延片表面缺陷测试方法 》标准简介

  • 标准名称:碳化硅外延片表面缺陷测试方法
  • 标准号:SJ 21493-2018
    中国标准分类号:
  • 发布日期:2018-12-29
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2019-03-01
    技术归口:工业和信息化部电子第四研究院
  • 代替标准:
    主管部门:
  • 标准分类:电气工程SJ 电子
  • 内容简介:

    本标准规定了碳化硅外延片表面缺陷密度的光学测试方法。本标准适用于在4H晶型碳化硅衬底上生长了同质外延层的外延片的表面缺陷密度测试,样品表面法线方向为[0001]方向,且其偏离角度不应大于8°。

《 SJ 21122-2016 PVTSiC76SI1-BP01型碳化硅单晶抛光片规范 》标准简介

  • 标准名称:PVTSiC76SI1-BP01型碳化硅单晶抛光片规范
  • 标准号:SJ 21122-2016
    中国标准分类号:L40
  • 发布日期:2016-01-19
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2016-03-01
    技术归口:工业和信息化部电子第四研究院
  • 代替标准:
    主管部门:
  • 标准分类:电气工程SJ 电子
  • 内容简介:

    本规范规定了PVTSiC76SI1-BP01型碳化硅单晶抛光片要求、质量保证规定及交货准备等。本规范适用于PVTSiC76SI1-BP01型碳化硅单晶抛光片(以下简称碳化硅晶片)。

《 YB/T 4167-2007 烧成铝碳化硅砖 》标准简介

  • 标准名称:烧成铝碳化硅砖
  • 标准号:YB/T 4167-2007
    中国标准分类号:Q44
  • 发布日期:2007-08-28
    国际标准分类号:81.080
  • 实施日期:2008-02-01
    技术归口:全国耐火材料标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:
  • 标准分类:玻璃和陶瓷工业YB 黑色冶金
  • 内容简介:

    本标准规定了烧成铝碳化硅砖的分类、形状尺寸、技术要求、试验方法、质量评定程序、包装、标志、运输、储存和质量证明书。本标准适用于高炉本体、混铁炉、混铁车、铁水罐(包)、高炉出铁沟及建材窑炉等使用的烧成铝碳化硅砖

《 YB/T 174.1-2000 氮化硅结合碳化硅制品化学分析方法.高压溶样法测定氮化硅量 》标准简介

  • 标准名称:氮化硅结合碳化硅制品化学分析方法.高压溶样法测定氮化硅量
  • 标准号:YB/T 174.1-2000
    中国标准分类号:Q44
  • 发布日期:2000-07-26
    国际标准分类号:81.080
  • 实施日期:2000-12-01
    技术归口:全国耐火材料标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:
  • 标准分类:玻璃和陶瓷工业YB 黑色冶金
  • 内容简介:

《 YB/T 174.2-2000 氮化硅结合碳化硅制品化学分析方法.高压溶样法测定碳化硅量 》标准简介

  • 标准名称:氮化硅结合碳化硅制品化学分析方法.高压溶样法测定碳化硅量
  • 标准号:YB/T 174.2-2000
    中国标准分类号:Q44
  • 发布日期:2000-07-26
    国际标准分类号:81.080
  • 实施日期:2000-12-01
    技术归口:全国耐火材料标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:
  • 标准分类:玻璃和陶瓷工业YB 黑色冶金
  • 内容简介:

《 YB/T 174.3-2000 氮化硅结合碳化硅制品化学分析方法.钼蓝光度法测定游离硅量 》标准简介

  • 标准名称:氮化硅结合碳化硅制品化学分析方法.钼蓝光度法测定游离硅量
  • 标准号:YB/T 174.3-2000
    中国标准分类号:Q44
  • 发布日期:2000-07-26
    国际标准分类号:81.080
  • 实施日期:2000-12-01
    技术归口:全国耐火材料标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:
  • 标准分类:玻璃和陶瓷工业YB 黑色冶金
  • 内容简介:

《 YB/T 174.4-2000 氮化硅结合碳化硅制品化学分析方法.邻二氮杂菲光度法测定三氧化二铁量 》标准简介

  • 标准名称:氮化硅结合碳化硅制品化学分析方法.邻二氮杂菲光度法测定三氧化二铁量
  • 标准号:YB/T 174.4-2000
    中国标准分类号:Q44
  • 发布日期:2000-07-26
    国际标准分类号:81.080
  • 实施日期:2000-12-01
    技术归口:全国耐火材料标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:
  • 标准分类:玻璃和陶瓷工业YB 黑色冶金
  • 内容简介:

《 YB/T 175-2000 金刚砂中碳化硅的测定 》标准简介

  • 标准名称:金刚砂中碳化硅的测定
  • 标准号:YB/T 175-2000
    中国标准分类号:Q52
  • 发布日期:2000-07-26
    国际标准分类号:29.050
  • 实施日期:2000-12-01
    技术归口:冶金工业信息标准研究院
  • 代替标准:
    主管部门:
  • 标准分类:电气工程YB 黑色冶金
  • 内容简介:

《 YB/T 4035-2007 氮化硅结合碳化硅砖 》标准简介

  • 标准名称:氮化硅结合碳化硅砖
  • 标准号:YB/T 4035-2007
    中国标准分类号:Q44
  • 发布日期:2007-08-28
    国际标准分类号:81.080
  • 实施日期:2008-02-01
    技术归口:全国耐火材料标准化技术委员会
  • 代替标准:代替YB/T 4035-1991
    主管部门:
  • 标准分类:玻璃和陶瓷工业YB 黑色冶金
  • 内容简介:

    本标准规定了碳化硅结合碳化硅砖的定义、分类、技术要求、试验方法、质量评定程序、包装、标志、运输、储存和质量证明书。本标准适用于炼铁高炉用、电解铝槽用氮化硅结合碳化硅砖和氮化硅结合碳化硅窑具

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结语

碳化硅作为一种重要的高性能材料,其广泛的应用潜力依赖于其在制造过程中的严格检测。通过科学合理的检测项目和精确的检测仪器,可以确保其在高要求领域中的可靠性和稳定性。随着技术的不断发展,未来的碳化硅检测将更加高效与精准,为更多高新技术领域提供坚实的材料保障。

结语

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