SiC – Silicon Carbid

Darganfuwyd silicon carbid ym 1893 fel sgraffinydd diwydiannol ar gyfer olwynion malu a breciau modurol. Tua chanol yr 20fed ganrif, tyfodd defnyddiau waffer SiC i gynnwys mewn technoleg LED. Ers hynny, mae wedi ehangu i nifer o gymwysiadau lled-ddargludyddion oherwydd ei briodweddau ffisegol manteisiol. Mae'r priodweddau hyn yn amlwg yn ei ystod eang o ddefnyddiau yn y diwydiant lled-ddargludyddion a'r tu allan iddo. Gyda Chyfraith Moore yn ymddangos fel pe bai'n cyrraedd ei therfyn, mae llawer o gwmnïau yn y diwydiant lled-ddargludyddion yn edrych tuag at silicon carbid fel deunydd lled-ddargludyddion y dyfodol. Gellir cynhyrchu SiC gan ddefnyddio sawl math o SiC, er o fewn y diwydiant lled-ddargludyddion, mae'r rhan fwyaf o swbstradau naill ai'n 4H-SiC, gyda 6H- yn dod yn llai cyffredin wrth i'r farchnad SiC dyfu. Wrth gyfeirio at silicon carbid 4H- a 6H-, mae'r H yn cynrychioli strwythur y dellt grisial. Mae'r rhif yn cynrychioli dilyniant pentyrru'r atomau o fewn y strwythur grisial, disgrifir hyn yn y siart galluoedd SVM isod. Manteision Caledwch Silicon Carbid Mae nifer o fanteision i ddefnyddio silicon carbid dros swbstradau silicon mwy traddodiadol. Un o brif fanteision y deunydd hwn yw ei galedwch. Mae hyn yn rhoi nifer o fanteision i'r deunydd, mewn cymwysiadau cyflymder uchel, tymheredd uchel a/neu foltedd uchel. Mae gan waferi silicon carbid ddargludedd thermol uchel, sy'n golygu y gallant drosglwyddo gwres o un pwynt i'r llall yn dda. Mae hyn yn gwella ei ddargludedd trydanol ac yn y pen draw ei fachu, un o'r nodau cyffredin wrth newid i waferi SiC. Galluoedd thermol Mae gan swbstradau SiC hefyd gyfernod isel ar gyfer ehangu thermol. Ehangu thermol yw'r swm a'r cyfeiriad y mae deunydd yn ehangu neu'n cyfangu wrth iddo gynhesu neu oeri. Yr esboniad mwyaf cyffredin yw iâ, er ei fod yn ymddwyn yn groes i'r rhan fwyaf o fetelau, gan ehangu wrth iddo oeri a chrebachu wrth iddo gynhesu. Mae cyfernod isel silicon carbid ar gyfer ehangu thermol yn golygu nad yw'n newid yn sylweddol o ran maint na siâp wrth iddo gael ei gynhesu neu ei oeri, sy'n ei gwneud yn berffaith ar gyfer ffitio mewn dyfeisiau bach a phacio mwy o drawsnewidyddion ar un sglodion. Mantais fawr arall o'r swbstradau hyn yw eu gwrthwynebiad uchel i sioc thermol. Mae hyn yn golygu bod ganddynt y gallu i newid tymereddau'n gyflym heb dorri na chracio. Mae hyn yn creu mantais glir wrth gynhyrchu dyfeisiau gan ei fod yn nodwedd galedwch arall sy'n gwella oes a pherfformiad silicon carbid o'i gymharu â silicon swmp traddodiadol. Yn ogystal â'i alluoedd thermol, mae'n swbstrad gwydn iawn ac nid yw'n adweithio ag asidau, alcalïau na halwynau tawdd ar dymheredd hyd at 800°C. Mae hyn yn rhoi hyblygrwydd i'r swbstradau hyn yn eu cymwysiadau ac yn cynorthwyo ymhellach eu gallu i berfformio'n well na silicon swmp mewn llawer o gymwysiadau. Mae ei gryfder ar dymheredd uchel hefyd yn caniatáu iddo weithredu'n ddiogel ar dymheredd dros 1600°C. Mae hyn yn ei wneud yn swbstrad addas ar gyfer bron unrhyw gymhwysiad tymheredd uchel.