SiC - سیلیکون کاربید

کاربید سیلیکون در سال 1893 به عنوان یک ساینده صنعتی برای چرخ های آسیاب و ترمزهای خودرو کشف شد. تقریباً در اواسط قرن بیستم، استفاده از ویفر SiC در فناوری LED افزایش یافت. از آن زمان، به دلیل خواص فیزیکی مفید، به کاربردهای نیمه هادی متعددی گسترش یافته است. این ویژگی ها در طیف گسترده ای از کاربردهای آن در داخل و خارج از صنعت نیمه هادی ها آشکار است. با به نظر می رسد که قانون مور به حد مجاز خود رسیده است، بسیاری از شرکت های صنعت نیمه هادی به دنبال کاربید سیلیکون به عنوان ماده نیمه هادی آینده هستند. SiC را می توان با استفاده از چند نوع SiC تولید کرد، اگرچه در صنعت نیمه هادی، بیشتر بسترها یا 4H-SiC هستند، با رشد بازار SiC، 6H- کمتر رایج می شود. هنگامی که به کاربید سیلیکون 4H- و 6H- اشاره می کنیم، H ساختار شبکه کریستالی را نشان می دهد. این عدد نشان‌دهنده توالی انباشته شدن اتم‌ها در ساختار کریستالی است که در نمودار قابلیت‌های SVM در زیر توضیح داده شده است. مزایای سختی کاربید سیلیکون مزایای زیادی برای استفاده از کاربید سیلیکون نسبت به بسترهای سیلیکونی سنتی وجود دارد. یکی از مهمترین مزایای این ماده سختی آن است. این به مواد مزایای بی شماری در سرعت بالا، دمای بالا و/یا کاربردهای ولتاژ بالا می دهد. ویفرهای کاربید سیلیکون رسانایی حرارتی بالایی دارند، به این معنی که می توانند گرما را از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل کنند. این امر رسانایی الکتریکی و در نهایت کوچک‌سازی آن را بهبود می‌بخشد که یکی از اهداف رایج تغییر به ویفرهای SiC است. قابلیت های حرارتی بسترهای SiC نیز ضریب کمی برای انبساط حرارتی دارند. انبساط حرارتی مقدار و جهتی است که یک ماده در هنگام گرم شدن یا سرد شدن منبسط یا منقبض می شود. متداول ترین توضیح یخ است، اگرچه رفتار آن برخلاف بیشتر فلزات است، با سرد شدن منبسط می شود و با گرم شدن منقبض می شود. ضریب کم کاربید سیلیکون برای انبساط حرارتی به این معنی است که با گرم شدن یا سرد شدن، اندازه یا شکل آن تغییر قابل توجهی نمی کند، که آن را برای قرار دادن در دستگاه های کوچک و بسته بندی ترانزیستورهای بیشتر روی یک تراشه منفرد می کند. یکی دیگر از مزایای عمده این زیرلایه ها مقاومت بالای آنها در برابر شوک حرارتی است. این بدان معنی است که آنها توانایی تغییر دما را به سرعت بدون شکستن یا ترک دارند. این یک مزیت واضح در هنگام ساخت دستگاه ها ایجاد می کند زیرا یکی دیگر از ویژگی های چقرمگی است که طول عمر و عملکرد کاربید سیلیکون را در مقایسه با سیلیکون فله سنتی بهبود می بخشد. علاوه بر قابلیت‌های حرارتی، بستری بسیار بادوام است و در دمای 800 درجه سانتی‌گراد با اسیدها، قلیاها یا نمک‌های مذاب واکنش نشان نمی‌دهد. این به این بسترها در کاربردهایشان تطبیق پذیری می بخشد و به توانایی آنها در اجرای سیلیکون حجیم در بسیاری از کاربردها کمک می کند. استحکام آن در دماهای بالا همچنین به آن اجازه می دهد تا با خیال راحت در دمای بیش از 1600 درجه سانتیگراد کار کند. این باعث می شود که بستر مناسبی برای تقریباً هر کاربرد در دمای بالا باشد.