SiC – silicijev karbid

Silicijev karbid otkriven je 1893. godine kao industrijski abraziv za brusne kotače i automobilske kočnice. Otprilike sredinom 20. stoljeća, upotreba SiC pločica proširila se i na LED tehnologiju. Od tada se proširio na brojne poluvodičke primjene zbog svojih povoljnih fizičkih svojstava. Ta su svojstva očita u širokom rasponu upotrebe u i izvan poluvodičke industrije. Kako se čini da Mooreov zakon doseže svoje granice, mnoge tvrtke u poluvodičkoj industriji gledaju na silicijev karbid kao poluvodički materijal budućnosti. SiC se može proizvesti korištenjem više politipova SiC-a, iako je u poluvodičkoj industriji većina supstrata ili 4H-SiC, dok 6H- postaje manje uobičajen kako tržište SiC raste. Kada se govori o 4H- i 6H- silicijevom karbidu, H predstavlja strukturu kristalne rešetke. Broj predstavlja redoslijed slaganja atoma unutar kristalne strukture, što je opisano u donjoj tablici mogućnosti SVM-a. Prednosti tvrdoće silicijevog karbida Postoje brojne prednosti korištenja silicijevog karbida u odnosu na tradicionalnije silicijske supstrate. Jedna od glavnih prednosti ovog materijala je njegova tvrdoća. To materijalu daje brojne prednosti u primjenama velikih brzina, visokih temperatura i/ili visokog napona. Pločice silicij-karbida imaju visoku toplinsku vodljivost, što znači da mogu dobro prenositi toplinu s jedne točke na drugu. To poboljšava njihovu električnu vodljivost i u konačnici minijaturizaciju, jedan od uobičajenih ciljeva prelaska na SiC pločice. Toplinske sposobnosti SiC podloge također imaju nizak koeficijent toplinskog širenja. Toplinsko širenje je količina i smjer u kojem se materijal širi ili skuplja dok se zagrijava ili hladi. Najčešće objašnjenje je led, iako se ponaša suprotno od većine metala, šireći se dok se hladi i skupljajući se dok se zagrijava. Nizak koeficijent toplinskog širenja silicij-karbida znači da se ne mijenja značajno u veličini ili obliku dok se zagrijava ili hladi, što ga čini savršenim za ugradnju u male uređaje i pakiranje više tranzistora na jedan čip. Još jedna velika prednost ovih podloga je njihova visoka otpornost na toplinski udar. To znači da imaju sposobnost brze promjene temperature bez loma ili pucanja. To stvara jasnu prednost pri izradi uređaja jer je to još jedna karakteristika žilavosti koja poboljšava vijek trajanja i performanse silicij-karbida u usporedbi s tradicionalnim silicijem u rasutom stanju. Osim svojih toplinskih svojstava, vrlo je izdržljiva podloga i ne reagira s kiselinama, lužinama ili rastaljenim solima na temperaturama do 800 °C. To ovim podlogama daje svestranost u primjeni i dodatno pomaže njihovoj sposobnosti da nadmaše silicij u mnogim primjenama. Njegova čvrstoća na visokim temperaturama također mu omogućuje siguran rad na temperaturama iznad 1600 °C. To ga čini prikladnom podlogom za gotovo svaku primjenu na visokim temperaturama.