SiC – silīcija karbīds

Silīcija karbīds tika atklāts 1893. gadā kā rūpniecisks abrazīvs slīpripām un automobiļu bremzēm. Aptuveni 20. gadsimta vidū SiC plākšņu izmantošana paplašinājās, iekļaujot LED tehnoloģiju. Kopš tā laika tas ir paplašinājies daudzos pusvadītāju pielietojumos, pateicoties tā izdevīgajām fizikālajām īpašībām. Šīs īpašības ir redzamas tā plašajā pielietojumu klāstā gan pusvadītāju rūpniecībā, gan ārpus tās. Tā kā Mūra likums, šķiet, ir sasniedzis savu robežu, daudzi pusvadītāju nozares uzņēmumi raugās uz silīcija karbīdu kā nākotnes pusvadītāju materiālu. SiC var ražot, izmantojot vairākus SiC politipus, lai gan pusvadītāju rūpniecībā lielākā daļa substrātu ir vai nu 4H-SiC, bet 6H- kļūst retāk sastopams, pieaugot SiC tirgum. Runājot par 4H un 6H silīcija karbīdu, H apzīmē kristāla režģa struktūru. Skaitlis apzīmē atomu sakraušanas secību kristāla struktūrā, kas ir aprakstīta SVM iespēju tabulā zemāk. Silīcija karbīda cietības priekšrocības Silīcija karbīda izmantošanai ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar tradicionālākiem silīcija substrātiem. Viena no šī materiāla galvenajām priekšrocībām ir tā cietība. Tas materiālam piešķir daudzas priekšrocības lielātruma, augstas temperatūras un/vai augstsprieguma pielietojumos. Silīcija karbīda plāksnēm ir augsta siltumvadītspēja, kas nozīmē, ka tās var labi pārnest siltumu no viena punkta uz citu. Tas uzlabo to elektrovadītspēju un galu galā miniaturizāciju, kas ir viens no izplatītākajiem mērķiem pārejā uz SiC plāksnēm. Termiskās īpašības SiC substrātiem ir arī zems termiskās izplešanās koeficients. Termiskā izplešanās ir materiāla izplešanās vai saraušanās apjoms un virziens, tam sakarstot vai atdziestot. Visizplatītākais skaidrojums ir ledus, lai gan tas uzvedas pretēji lielākajai daļai metālu, izplešoties, atdziestot, un saraujoties, sakarstot. Silīcija karbīda zemais termiskās izplešanās koeficients nozīmē, ka tā izmērs vai forma būtiski nemainās, to uzkarsējot vai atdzesējot, kas padara to ideāli piemērotu ievietošanai mazās ierīcēs un vairāku tranzistoru iepakošanai vienā mikroshēmā. Vēl viena būtiska šo substrātu priekšrocība ir to augstā izturība pret termisko triecienu. Tas nozīmē, ka tiem piemīt spēja ātri mainīt temperatūru, nesalūstot vai neplaisājot. Tas rada skaidras priekšrocības ierīču ražošanā, jo tā ir vēl viena izturības īpašība, kas uzlabo silīcija karbīda kalpošanas laiku un veiktspēju salīdzinājumā ar tradicionālo silīciju. Papildus termiskajām spējām tas ir ļoti izturīgs substrāts un nereaģē ar skābēm, sārmiem vai kausētiem sāļiem temperatūrā līdz 800 °C. Tas nodrošina šiem substrātiem daudzpusību to pielietojumos un vēl vairāk palīdz tiem pārspēt silīcija masu daudzos pielietojumos. Tā izturība augstās temperatūrās ļauj tam droši darboties temperatūrā virs 1600 °C. Tas padara to par piemērotu substrātu praktiski jebkuram pielietojumam augstā temperatūrā.