SiC – kísillkarbíð

Kísillkarbíð var uppgötvað árið 1893 sem iðnaðarslípiefni fyrir slípihjól og bílabremsur. Um miðja 20. öldina jókst notkun SiC-skífa einnig í LED-tækni. Síðan þá hefur það breiðst út í fjölmargar hálfleiðaraforrit vegna hagstæðra eðliseiginleika þess. Þessir eiginleikar koma fram í fjölbreyttum notkunarmöguleikum þess bæði innan og utan hálfleiðaraiðnaðarins. Þar sem lögmál Moore virðist vera að ná takmörkum sínum horfa mörg fyrirtæki innan hálfleiðaraiðnaðarins til kísillkarbíðs sem hálfleiðaraefnis framtíðarinnar. SiC er hægt að framleiða með því að nota margar gerðir af SiC, þó að innan hálfleiðaraiðnaðarins séu flest undirlög annað hvort 4H-SiC, þar sem 6H- er að verða sjaldgæfari eftir því sem SiC-markaðurinn hefur vaxið. Þegar vísað er til 4H- og 6H- kísillkarbíðs táknar H-ið uppbyggingu kristalgrindarinnar. Talan táknar staflaröð atómanna innan kristalbyggingarinnar, þetta er lýst í SVM-getutöflunni hér að neðan. Kostir hörku kísillkarbíðs Það eru fjölmargir kostir við að nota kísillkarbíð umfram hefðbundnari kísillundirlög. Einn helsti kosturinn við þetta efni er hörka þess. Þetta gefur efninu fjölmarga kosti í notkun við mikinn hraða, háan hita og/eða háspennu. Kísilkarbíðskífur hafa mikla varmaleiðni, sem þýðir að þær geta flutt hita vel frá einum stað til annars. Þetta bætir rafleiðni þess og að lokum smækkun, sem er eitt af sameiginlegu markmiðunum með því að skipta yfir í SiC-skífur. Varmaleiðni SiC-undirlag hefur einnig lágan varmaþenslustuðul. Varmaþensla er magn og stefna sem efni þenst út eða dregst saman þegar það hitnar eða kólnar. Algengasta skýringin er ís, þó að hann hegði sér öfugt við flesta málma, þenst út þegar það kólnar og skreppi saman þegar það hitnar. Lágur varmaþenslustuðull kísilkarbíðs þýðir að það breytist ekki verulega í stærð eða lögun þegar það er hitað upp eða kólnað, sem gerir það fullkomið til að passa í lítil tæki og pakka fleiri smárum á einn flís. Annar helsti kostur þessara undirlaga er mikil viðnám þeirra gegn hitaáfalli. Þetta þýðir að þau hafa getu til að breyta hitastigi hratt án þess að brotna eða springa. Þetta skapar greinilegan kost við framleiðslu tækja þar sem það er annar seiglaeiginleiki sem bætir líftíma og afköst kísilkarbíðs í samanburði við hefðbundið lausu kísill. Auk hitaþols er það mjög endingargott undirlag og hvarfast ekki við sýrur, basa eða bráðin sölt við hitastig allt að 800°C. Þetta gefur þessum undirlögum fjölhæfni í notkun og eykur enn frekar getu þeirra til að skila betri árangri en lausu kísill í mörgum tilgangi. Styrkur þess við hátt hitastig gerir því einnig kleift að starfa á öruggan hátt við hitastig yfir 1600°C. Þetta gerir það að hentugu undirlagi fyrir nánast hvaða notkun sem er við hátt hitastig.