كربيد السيليكون – كربيد السيليكون

تم اكتشاف كربيد السيليكون في عام 1893 كمادة كاشطة صناعية لطحن عجلات ومكابح السيارات. في منتصف القرن العشرين تقريبًا، نمت استخدامات رقائق SiC لتشمل تقنية LED. منذ ذلك الحين، توسعت إلى العديد من تطبيقات أشباه الموصلات بسبب خصائصها الفيزيائية المفيدة. وتظهر هذه الخصائص في مجموعة واسعة من الاستخدامات داخل وخارج صناعة أشباه الموصلات. مع وصول قانون مور إلى الحد الأقصى، تتطلع العديد من الشركات العاملة في صناعة أشباه الموصلات إلى كربيد السيليكون باعتباره مادة أشباه الموصلات في المستقبل. يمكن إنتاج SiC باستخدام أنواع متعددة من SiC، على الرغم من أن معظم الركائز في صناعة أشباه الموصلات تكون إما 4H-SiC، مع أن 6H- أصبح أقل شيوعًا مع نمو سوق SiC. عند الإشارة إلى كربيد السيليكون 4H و6H، فإن H يمثل بنية الشبكة البلورية. يمثل الرقم تسلسل تراص الذرات داخل البنية البلورية، وهذا موضح في مخطط قدرات SVM أدناه. مزايا صلابة كربيد السيليكون هناك العديد من المزايا لاستخدام كربيد السيليكون على ركائز السيليكون التقليدية. واحدة من المزايا الرئيسية لهذه المواد هي صلابتها. وهذا يمنح المادة مزايا عديدة، في تطبيقات السرعة العالية و/أو درجات الحرارة العالية و/أو الجهد العالي. تتميز رقائق كربيد السيليكون بموصلية حرارية عالية، مما يعني أنها تستطيع نقل الحرارة من نقطة إلى أخرى بشكل جيد. يؤدي ذلك إلى تحسين توصيلها الكهربائي وتصغيرها في نهاية المطاف، وهو أحد الأهداف المشتركة للتحول إلى رقائق SiC. تتمتع ركائز SiC أيضًا بقدرات حرارية ذات معامل منخفض للتمدد الحراري. التمدد الحراري هو مقدار واتجاه تمدد المادة أو تقلصها أثناء تسخينها أو تبريدها. التفسير الأكثر شيوعًا هو الجليد، على الرغم من أنه يتصرف بشكل عكس معظم المعادن، فهو يتوسع عندما يبرد ويتقلص عندما يسخن. معامل كربيد السيليكون المنخفض للتمدد الحراري يعني أنه لا يتغير بشكل كبير في الحجم أو الشكل أثناء تسخينه أو تبريده، مما يجعله مثاليًا للتركيب في الأجهزة الصغيرة وتعبئة المزيد من الترانزستورات على شريحة واحدة. الميزة الرئيسية الأخرى لهذه الركائز هي مقاومتها العالية للصدمات الحرارية. وهذا يعني أن لديهم القدرة على تغيير درجات الحرارة بسرعة دون أن ينكسروا أو يتشققوا. وهذا يخلق ميزة واضحة عند تصنيع الأجهزة حيث إنها خصائص صلابة أخرى تعمل على تحسين عمر وأداء كربيد السيليكون مقارنة بالسيليكون التقليدي. علاوة على قدراتها الحرارية، فهي ركيزة متينة للغاية ولا تتفاعل مع الأحماض أو القلويات أو الأملاح المنصهرة عند درجات حرارة تصل إلى 800 درجة مئوية. وهذا يمنح هذه الركائز تنوعًا في تطبيقاتها ويساعد أيضًا في قدرتها على التفوق على أداء السيليكون السائب في العديد من التطبيقات. كما أن قوتها في درجات الحرارة المرتفعة تسمح لها بالعمل بأمان عند درجات حرارة تزيد عن 1600 درجة مئوية. وهذا يجعلها ركيزة مناسبة لأي تطبيق بدرجة حرارة عالية تقريبًا.