SiC - સિલિકોન કાર્બાઇડ

સિલિકોન કાર્બાઇડ 1893 માં ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સ અને ઓટોમોટિવ બ્રેક્સ માટે ઔદ્યોગિક ઘર્ષક તરીકે શોધાયું હતું. લગભગ 20મી સદીના મધ્યમાં, LED ટેક્નોલોજીમાં સમાવેશ કરવા માટે SiC વેફરનો ઉપયોગ વધ્યો. ત્યારથી, તે તેના ફાયદાકારક ભૌતિક ગુણધર્મોને કારણે અસંખ્ય સેમિકન્ડક્ટર એપ્લિકેશન્સમાં વિસ્તર્યું છે. આ ગુણધર્મ સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં અને બહાર તેના ઉપયોગની વિશાળ શ્રેણીમાં સ્પષ્ટ છે. મૂરનો કાયદો તેની મર્યાદા સુધી પહોંચતો દેખાઈ રહ્યો છે, સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં ઘણી કંપનીઓ ભવિષ્યની સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી તરીકે સિલિકોન કાર્બાઈડ તરફ જોઈ રહી છે. SiC ના બહુવિધ પોલિટાઇપ્સનો ઉપયોગ કરીને SiCનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે, જોકે સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં, મોટાભાગના સબસ્ટ્રેટ્સ કાં તો 4H-SiC છે, 6H- જેમ જેમ SiC માર્કેટ વિકસ્યું છે તેમ ઓછું સામાન્ય બની રહ્યું છે. 4H- અને 6H- સિલિકોન કાર્બાઇડનો ઉલ્લેખ કરતી વખતે, H એ સ્ફટિક જાળીની રચનાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. નંબર ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચરની અંદર અણુઓના સ્ટેકીંગ ક્રમને રજૂ કરે છે, આ નીચે SVM ક્ષમતાઓ ચાર્ટમાં વર્ણવેલ છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ કઠિનતાના ફાયદા વધુ પરંપરાગત સિલિકોન સબસ્ટ્રેટ પર સિલિકોન કાર્બાઇડનો ઉપયોગ કરવાના અસંખ્ય ફાયદા છે. આ સામગ્રીના મુખ્ય ફાયદાઓમાંની એક તેની કઠિનતા છે. આ સામગ્રીને ઉચ્ચ ગતિ, ઉચ્ચ તાપમાન અને/અથવા ઉચ્ચ વોલ્ટેજ એપ્લિકેશનમાં અસંખ્ય ફાયદાઓ આપે છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ વેફર્સમાં ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા હોય છે, જેનો અર્થ છે કે તેઓ ગરમીને એક બિંદુથી બીજા કૂવામાં સ્થાનાંતરિત કરી શકે છે. આ તેની વિદ્યુત વાહકતા અને આખરે લઘુચિત્રીકરણને સુધારે છે, જે SiC વેફર પર સ્વિચ કરવાના સામાન્ય લક્ષ્યોમાંનું એક છે. થર્મલ ક્ષમતાઓ SiC સબસ્ટ્રેટમાં પણ થર્મલ વિસ્તરણ માટે ઓછા ગુણાંક હોય છે. થર્મલ વિસ્તરણ એ જથ્થો અને દિશા છે જે સામગ્રી વિસ્તરે છે અથવા સંકોચન કરે છે કારણ કે તે ગરમ થાય છે અથવા ઠંડુ થાય છે. સૌથી સામાન્ય સમજૂતી એ બરફ છે, જો કે તે મોટાભાગની ધાતુઓથી વિરુદ્ધ વર્તે છે, તે ઠંડુ થાય છે ત્યારે વિસ્તરે છે અને જેમ જેમ તે ગરમ થાય છે તેમ સંકોચાય છે. થર્મલ વિસ્તરણ માટે સિલિકોન કાર્બાઇડના નીચા ગુણાંકનો અર્થ એ છે કે તે કદ અથવા આકારમાં નોંધપાત્ર રીતે બદલાતું નથી કારણ કે તે ગરમ થાય છે અથવા ઠંડુ થાય છે, જે તેને નાના ઉપકરણોમાં ફિટ કરવા અને એક ચિપ પર વધુ ટ્રાંઝિસ્ટર પેક કરવા માટે યોગ્ય બનાવે છે. આ સબસ્ટ્રેટ્સનો બીજો મોટો ફાયદો એ છે કે થર્મલ આંચકો સામે તેમનો ઉચ્ચ પ્રતિકાર. આનો અર્થ એ છે કે તેઓ તૂટ્યા વિના અથવા તોડ્યા વિના ઝડપથી તાપમાનને બદલવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. ઉપકરણો બનાવતી વખતે આ સ્પષ્ટ લાભ બનાવે છે કારણ કે તે અન્ય કઠોરતા લાક્ષણિકતાઓ છે જે પરંપરાગત બલ્ક સિલિકોનની તુલનામાં સિલિકોન કાર્બાઇડના જીવનકાળ અને પ્રભાવને સુધારે છે. તેની થર્મલ ક્ષમતાઓની ટોચ પર, તે ખૂબ જ ટકાઉ સબસ્ટ્રેટ છે અને 800 °C સુધીના તાપમાને એસિડ, આલ્કલી અથવા પીગળેલા ક્ષાર સાથે પ્રતિક્રિયા આપતું નથી. આ આ સબસ્ટ્રેટ્સને તેમની એપ્લિકેશનમાં વર્સેટિલિટી આપે છે અને ઘણી એપ્લિકેશન્સમાં જથ્થાબંધ સિલિકોન કરવાની તેમની ક્ષમતાને વધુ મદદ કરે છે. ઊંચા તાપમાને તેની શક્તિ તેને 1600 °C થી વધુ તાપમાને સુરક્ષિત રીતે કાર્ય કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ તેને વર્ચ્યુઅલ કોઈપણ ઉચ્ચ તાપમાન એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય સબસ્ટ્રેટ બનાવે છે.