SiC - सिलिकॉन कार्बाइड

सिलिकॉन कार्बाइड की खोज 1893 में पहियों और ऑटोमोटिव ब्रेक के लिए एक औद्योगिक अपघर्षक के रूप में की गई थी। 20वीं सदी के मध्य में, SiC वेफर का उपयोग एलईडी तकनीक में भी शामिल होने लगा। तब से, अपने लाभकारी भौतिक गुणों के कारण, इसका विस्तार कई अर्धचालक अनुप्रयोगों में हुआ है। ये गुण अर्धचालक उद्योग के भीतर और बाहर इसके व्यापक उपयोगों में स्पष्ट हैं। मूर के नियम के अपनी सीमा तक पहुँचने के साथ, अर्धचालक उद्योग की कई कंपनियाँ भविष्य के अर्धचालक पदार्थ के रूप में सिलिकॉन कार्बाइड की ओर देख रही हैं। SiC का उत्पादन SiC के कई पॉलीटाइप्स का उपयोग करके किया जा सकता है, हालाँकि अर्धचालक उद्योग में, अधिकांश सबस्ट्रेट्स 4H-SiC होते हैं, और SiC बाज़ार के बढ़ने के साथ 6H- का प्रचलन कम होता जा रहा है। 4H- और 6H- सिलिकॉन कार्बाइड का उल्लेख करते समय, H क्रिस्टल जालक की संरचना को दर्शाता है। यह संख्या क्रिस्टल संरचना के भीतर परमाणुओं के स्टैकिंग अनुक्रम को दर्शाती है, जिसका वर्णन नीचे दिए गए SVM क्षमता चार्ट में किया गया है। सिलिकॉन कार्बाइड की कठोरता के लाभ: पारंपरिक सिलिकॉन सबस्ट्रेट्स की तुलना में सिलिकॉन कार्बाइड के उपयोग के कई लाभ हैं। इस पदार्थ का एक प्रमुख लाभ इसकी कठोरता है। यह पदार्थ को उच्च गति, उच्च तापमान और/या उच्च वोल्टेज अनुप्रयोगों में कई लाभ प्रदान करता है। सिलिकॉन कार्बाइड वेफर्स में उच्च तापीय चालकता होती है, जिसका अर्थ है कि वे ऊष्मा को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक अच्छी तरह से स्थानांतरित कर सकते हैं। इससे इसकी विद्युत चालकता में सुधार होता है और अंततः लघुकरण होता है, जो SiC वेफर्स पर स्विच करने का एक सामान्य लक्ष्य है। तापीय क्षमताएँ: SiC सबस्ट्रेट्स में तापीय प्रसार गुणांक भी कम होता है। तापीय प्रसार वह मात्रा और दिशा है जिसमें कोई पदार्थ गर्म या ठंडा होने पर फैलता या सिकुड़ता है। इसका सबसे आम कारण बर्फ है, हालाँकि यह अधिकांश धातुओं के विपरीत व्यवहार करती है, ठंडा होने पर फैलती है और गर्म होने पर सिकुड़ती है। सिलिकॉन कार्बाइड के कम तापीय प्रसार गुणांक का अर्थ है कि गर्म या ठंडा होने पर इसके आकार या आकृति में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं होता है, जो इसे छोटे उपकरणों में फिट करने और एक ही चिप पर अधिक ट्रांजिस्टर लगाने के लिए आदर्श बनाता है। इन सबस्ट्रेट्स का एक अन्य प्रमुख लाभ तापीय आघात के प्रति उनका उच्च प्रतिरोध है। इसका मतलब है कि इनमें बिना टूटे या दरार पड़े तापमान को तेज़ी से बदलने की क्षमता होती है। उपकरणों के निर्माण में यह एक स्पष्ट लाभ प्रदान करता है क्योंकि यह एक और मज़बूती विशेषता है जो पारंपरिक बल्क सिलिकॉन की तुलना में सिलिकॉन कार्बाइड के जीवनकाल और प्रदर्शन को बेहतर बनाती है। अपनी तापीय क्षमताओं के अलावा, यह एक बेहद टिकाऊ सब्सट्रेट है और 800°C तक के तापमान पर अम्ल, क्षार या पिघले हुए लवणों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। यह इन सबस्ट्रेट्स को उनके अनुप्रयोगों में बहुमुखी प्रतिभा प्रदान करता है और कई अनुप्रयोगों में बल्क सिलिकॉन से बेहतर प्रदर्शन करने की उनकी क्षमता में और भी वृद्धि करता है। उच्च तापमान पर इसकी मज़बूती इसे 1600°C से अधिक तापमान पर भी सुरक्षित रूप से संचालित करने की अनुमति देती है। यह इसे लगभग किसी भी उच्च तापमान अनुप्रयोग के लिए एक उपयुक्त सब्सट्रेट बनाता है।