3C-SiC有望PK单晶金刚石，成为高导热材料的选择

a )3C-SiC 和6H-SiC的原子结构；b) 3C-SiC 2 英寸晶圆的图片，尺子的单位是厘米；c)3C-SiC 晶体的拉曼光谱；d )3C-SiC 的X射线衍射(XRD)；e区域轴拍摄的3C-SiC的高分辨率STEM图像。插图：STEM图像的快速傅立叶变换(FFT)；f区域轴上拍摄的3C-SiC的选定区域电子衍射图案。

碳化硅(SiC)是一种广泛用于电子应用的宽带隙半导体，具有多种晶型（多型体）。在电力电子领域，一个重大挑战是高局部热通量的热管理，这可能导致设备过热以及设备性能和可靠性的长期下降。具有高导热率(k)的材料在热管理设计中至关重要。六方相SiC多型体（6H和4H）使用最广泛，研究也最广泛，而立方相SiC多型体（3C）虽然具有最佳电子性能和更高k的潜力，但了解较少。

研究人员对文献中关于3C-SiC的实测热导率一直存在一个困惑：3C-SiC低于结构更复杂的6H-SiC相，并且低于理论预测的k值。这与预测的结构复杂性和热导率负相关的理论相矛盾（随着结构复杂性的增加，热导率应该下降）。研究人员发现，之前遇到的问题是晶体质量和纯度差，导致过去测得的热导率低于碳化硅的其他相。”3C-SiC晶体中含有的硼杂质会导致异常强烈的共振声子散射，从而显着降低其热导率。Air Water Inc.生产的晶圆级3C-SiC块状晶体采用低温化学气相沉积法生长，具有高晶体质量和纯度。该团队从高纯度和高晶体质量的3C-SiC晶体中观察到高导热性。“在这项工作中测得的3C-SiC块状晶体的热导率比结构更复杂的6H-SiC高约50%，这与结构复杂性和热导率呈负相关的预测一致。此外，3C-SiC在硅衬底上生长的薄膜具有创纪录的面内和跨面热导率，甚至高于同等厚度的金刚石薄膜。”

本次研究工作中测得的高导热率使3C-SiC在英寸级晶体中仅次于单晶金刚石，在所有天然材料中具有最高的k值。然而，对于热管理材料，金刚石受到成本高、晶圆尺寸小、难以与其他半导体集成等限制。3C-SiC比金刚石便宜，可以很容易地与其他材料集成，并且可以生长到大晶圆尺寸，使其成为一种合适的热管理材料或具有高导热性的优良电子材料，可用于可扩展制造。