提到碳化硅，我们就要先了解什么是第三代半导体。

第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）为代表的元素半导体材料，应用极为普遍，包括集成电路、电子信息网络工程、电脑、手机等。硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料，90%以上的半导体产品是用硅基材料制作的。但是硅材料的物理性质限制了其在光电子和高频电子器件上的应用，如其间接带隙的特点决定了它不能获得高的电光转换效率；且其带隙宽度较窄，饱和电子迁移率较低，不利于研制高频和高功率电子器件，硅基器件在 600V 以上高电压以及高功率场合就达到其性能的极限。

第二代半导体材料主要是以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表的化合物材料，目前手机所使用的关键通信芯片都采用类似材料制作。由于第二代半导体材料的禁带宽度不够大，击穿电场较低，限制了其在高温、高频和高功率器件领域的应用。另外，由于砷化镓材料的毒性，可能引起环境污染问题，对人类健康存在潜在的威胁。

第三代半导体材料是指以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带半导体材料，多在通信、新能源汽车、高铁、卫星通信、航空航天等场景中应用，其中碳化硅、氮化镓的研究和发展较为成熟。与前两代半导体材料相比，第三代半导体材料禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势，因此，采用第三代半导体材料制备的半导体器件不仅能在更高的温度下稳定运行，适用于高电压、高频率场景。此外，还能以较少的电能消耗获得更高的运行能力。

碳化硅是由碳和硅组成的Ⅳ-Ⅳ族化合物半导体材料，具有多种同素异构类型，因此在碳化硅群体当中也有多种不同的种类，其中以4H-SiC 和 6H-SiC 在业界多为使用，而4H-SiC 的饱和电子速度是 Si 的两倍，从而为 SiC 元件提供了较高的电流密度和较高的电压，常被用来作为碳化硅功率器件。同时， 4H-SiC 的电子迁移率是 6H-SiC 的两倍，这是因为 4H-SiC 有较高的水平轴（a-aixs）的移动率。在碳化硅晶体生长过程中需要精确控制硅碳比、生长温度梯度、晶体生长速率以及气流气压等参数，否则容易产生多晶型夹杂，导致产出的晶体不合格。

碳化硅在半导体中存在的主要形式是作为衬底材料，基于其优良的特性，碳化硅衬底的使用极限性能优于硅衬底，可以满足高温、高压、高频、大功率等条件下的应用需求，当前碳化硅衬底已应用于射频器件及功率器件。