SiC - სილიციუმის კარბიდი

სილიციუმის კარბიდი 1893 წელს აღმოაჩინეს, როგორც სამრეწველო აბრაზივი სახეხი ბორბლებისა და ავტომობილის მუხრუჭებისთვის. დაახლოებით მე-20 საუკუნის შუა ხანებში SiC ვაფლის გამოყენება გაფართოვდა და LED ტექნოლოგიაშიც შევიდა. მას შემდეგ, მისი უპირატესობები ფიზიკური თვისებების გამო, ის გაფართოვდა ნახევარგამტარების მრავალ გამოყენებაში. ეს თვისებები აშკარაა მისი ფართო გამოყენების დიაპაზონში, როგორც ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში, ასევე მის გარეთ. რადგან მურის კანონი, როგორც ჩანს, თავის ზღვარს აღწევს, ნახევარგამტარების ინდუსტრიის მრავალი კომპანია სილიციუმის კარბიდს მომავლის ნახევარგამტარულ მასალად მიიჩნევს. SiC-ის წარმოება შესაძლებელია SiC-ის მრავალი პოლიტიპის გამოყენებით, თუმცა ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში სუბსტრატების უმეტესობა არის 4H-SiC, ხოლო 6H- ნაკლებად გავრცელებული, რადგან SiC ბაზარი გაიზარდა. 4H- და 6H- სილიციუმის კარბიდზე საუბრისას, H წარმოადგენს კრისტალური ბადის სტრუქტურას. რიცხვი წარმოადგენს ატომების დაწყობის თანმიმდევრობას კრისტალურ სტრუქტურაში, რაც აღწერილია ქვემოთ მოცემულ SVM შესაძლებლობების დიაგრამაში. სილიციუმის კარბიდის უპირატესობები სიმტკიცე სილიციუმის კარბიდის გამოყენებას მრავალი უპირატესობა აქვს უფრო ტრადიციულ სილიციუმის სუბსტრატებთან შედარებით. ამ მასალის ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობა მისი სიმტკიცეა. ეს მასალას მრავალ უპირატესობას ანიჭებს მაღალი სიჩქარის, მაღალი ტემპერატურის და/ან მაღალი ძაბვის გამოყენებისას. სილიციუმის კარბიდის ვაფლებს აქვთ მაღალი თბოგამტარობა, რაც ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ სითბოს გადატანა ერთი წერტილიდან მეორეზე. ეს აუმჯობესებს მის ელექტროგამტარობას და საბოლოოდ მინიატურიზაციას, რაც SiC ვაფლებზე გადასვლის ერთ-ერთი საერთო მიზანია. თერმული შესაძლებლობები SiC სუბსტრატებს ასევე აქვთ თერმული გაფართოების დაბალი კოეფიციენტი. თერმული გაფართოება არის მასალის გაფართოების ან შეკუმშვის რაოდენობა და მიმართულება მისი გაცხელების ან გაციების დროს. ყველაზე გავრცელებული ახსნაა ყინული, თუმცა ის იქცევა უმეტესი ლითონებისგან საპირისპიროდ, ფართოვდება გაციების დროს და იკუმშება გაცხელებისას. სილიციუმის კარბიდის თერმული გაფართოების დაბალი კოეფიციენტი ნიშნავს, რომ ის მნიშვნელოვნად არ იცვლება ზომით ან ფორმით გაცხელების ან გაციების დროს, რაც მას იდეალურს ხდის პატარა მოწყობილობებში მოსათავსებლად და ერთ ჩიპზე მეტი ტრანზისტორის განსათავსებლად. ამ სუბსტრატების კიდევ ერთი მთავარი უპირატესობაა მათი მაღალი წინააღმდეგობა თერმული შოკის მიმართ. ეს ნიშნავს, რომ მათ აქვთ ტემპერატურის სწრაფად შეცვლის უნარი გატეხვის ან ბზარების გარეშე. ეს მოწყობილობების დამზადებისას აშკარა უპირატესობას ქმნის, რადგან ეს კიდევ ერთი სიმტკიცის მახასიათებელია, რომელიც აუმჯობესებს სილიციუმის კარბიდის სიცოცხლის ხანგრძლივობას და მუშაობას ტრადიციულ ნაყარ სილიციუმთან შედარებით. თერმული შესაძლებლობების გარდა, ის ძალიან გამძლე სუბსტრატია და არ რეაგირებს მჟავებთან, ტუტეებთან ან გამდნარ მარილებთან 800°C-მდე ტემპერატურაზე. ეს ამ სუბსტრატებს მრავალმხრივ გამოყენებას ანიჭებს და კიდევ უფრო უწყობს ხელს მათ შესაძლებლობას, აჯობონ ნაყარ სილიციუმს მრავალ გამოყენებაში. მისი სიმტკიცე მაღალ ტემპერატურაზე ასევე საშუალებას აძლევს მას უსაფრთხოდ იმუშაოს 1600°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. ეს მას შესაფერის სუბსტრატად აქცევს პრაქტიკულად ნებისმიერი მაღალი ტემპერატურის გამოყენებისთვის.