SiC - സിലിക്കൺ കാർബൈഡ്

ചക്രങ്ങളും ഓട്ടോമോട്ടീവ് ബ്രേക്കുകളും പൊടിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു വ്യാവസായിക ഉരച്ചിലായി 1893 ൽ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കണ്ടെത്തി. ഏകദേശം ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ മധ്യത്തിൽ, എൽഇഡി സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ ഉൾപ്പെടുത്തുന്നതിനായി SiC വേഫർ ഉപയോഗങ്ങൾ വളർന്നു. അതിനുശേഷം, അതിൻ്റെ ഗുണപരമായ ഭൗതിക ഗുണങ്ങൾ കാരണം ഇത് നിരവധി അർദ്ധചാലക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലേക്ക് വികസിച്ചു. ഈ ഗുണങ്ങൾ അർദ്ധചാലക വ്യവസായത്തിലും പുറത്തും അതിൻ്റെ വിശാലമായ ഉപയോഗങ്ങളിൽ പ്രകടമാണ്. മൂറിൻ്റെ നിയമം അതിൻ്റെ പരിധിയിലെത്തുന്നതായി കാണപ്പെടുന്നതിനാൽ, അർദ്ധചാലക വ്യവസായത്തിലെ പല കമ്പനികളും ഭാവിയിലെ അർദ്ധചാലക വസ്തുവായി സിലിക്കൺ കാർബൈഡിനെ നോക്കുന്നു. SiC യുടെ ഒന്നിലധികം പോളിടൈപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ച് SiC നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും, എന്നിരുന്നാലും അർദ്ധചാലക വ്യവസായത്തിൽ, മിക്ക സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളും ഒന്നുകിൽ 4H-SiC ആണ്, SiC മാർക്കറ്റ് വളരുന്നതിനനുസരിച്ച് 6H- സാധാരണമല്ല. 4H-, 6H- സിലിക്കൺ കാർബൈഡിനെ പരാമർശിക്കുമ്പോൾ, H എന്നത് ക്രിസ്റ്റൽ ലാറ്റിസിൻ്റെ ഘടനയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയ്ക്കുള്ളിലെ ആറ്റങ്ങളുടെ സ്റ്റാക്കിംഗ് ക്രമത്തെയാണ് നമ്പർ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത്, ഇത് ചുവടെയുള്ള SVM കഴിവുകളുടെ ചാർട്ടിൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്നു. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കാഠിന്യത്തിൻ്റെ പ്രയോജനങ്ങൾ പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളേക്കാൾ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ട്. ഈ മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ഒരു പ്രധാന ഗുണം അതിൻ്റെ കാഠിന്യമാണ്. ഉയർന്ന വേഗതയിലും ഉയർന്ന താപനിലയിലും കൂടാതെ/അല്ലെങ്കിൽ ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും ഇത് മെറ്റീരിയലിന് നിരവധി ഗുണങ്ങൾ നൽകുന്നു. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് വേഫറുകൾക്ക് ഉയർന്ന താപ ചാലകതയുണ്ട്, അതായത് അവയ്ക്ക് ഒരു പോയിൻ്റിൽ നിന്ന് മറ്റൊരു കിണറ്റിലേക്ക് ചൂട് കൈമാറാൻ കഴിയും. ഇത് അതിൻ്റെ വൈദ്യുതചാലകത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ആത്യന്തികമായി സിഐസി വേഫറുകളിലേക്ക് മാറുന്നതിൻ്റെ പൊതുവായ ലക്ഷ്യങ്ങളിലൊന്നായ മിനിയേച്ചറൈസേഷനും മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. താപ ശേഷികൾ SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾക്ക് താപ വികാസത്തിന് കുറഞ്ഞ ഗുണകവും ഉണ്ട്. ഒരു മെറ്റീരിയൽ ചൂടാകുമ്പോഴോ തണുപ്പിക്കുമ്പോഴോ വികസിക്കുന്നതോ ചുരുങ്ങുന്നതോ ആയ അളവും ദിശയുമാണ് താപ വികാസം. ഏറ്റവും സാധാരണമായ വിശദീകരണം ഐസ് ആണ്, ഇത് മിക്ക ലോഹങ്ങൾക്കും വിപരീതമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെങ്കിലും, അത് തണുക്കുമ്പോൾ വികസിക്കുകയും ചൂടാകുമ്പോൾ ചുരുങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. താപ വികാസത്തിനായുള്ള സിലിക്കൺ കാർബൈഡിൻ്റെ കുറഞ്ഞ ഗുണകം അർത്ഥമാക്കുന്നത്, അത് ചൂടാക്കുകയോ തണുപ്പിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നതിനാൽ വലുപ്പത്തിലോ ആകൃതിയിലോ കാര്യമായ മാറ്റമുണ്ടാകില്ല, ഇത് ചെറിയ ഉപകരണങ്ങളിൽ ഘടിപ്പിക്കുന്നതിനും കൂടുതൽ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ ഒരു ചിപ്പിലേക്ക് പാക്ക് ചെയ്യുന്നതിനും ഇത് മികച്ചതാക്കുന്നു. ഈ അടിവസ്ത്രങ്ങളുടെ മറ്റൊരു പ്രധാന നേട്ടം തെർമൽ ഷോക്കിനുള്ള ഉയർന്ന പ്രതിരോധമാണ്. ഇതിനർത്ഥം, പൊട്ടുകയോ പൊട്ടുകയോ ചെയ്യാതെ വേഗത്തിൽ താപനില മാറ്റാനുള്ള കഴിവുണ്ട്. പരമ്പരാഗത ബൾക്ക് സിലിക്കണുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ സിലിക്കൺ കാർബൈഡിൻ്റെ ആയുസ്സും പ്രകടനവും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്ന മറ്റൊരു കാഠിന്യ സ്വഭാവമുള്ളതിനാൽ ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുമ്പോൾ ഇത് വ്യക്തമായ നേട്ടം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. അതിൻ്റെ താപ ശേഷിക്ക് മുകളിൽ, ഇത് വളരെ മോടിയുള്ള അടിവസ്ത്രമാണ്, കൂടാതെ 800 ° C വരെ താപനിലയിൽ ആസിഡുകൾ, ക്ഷാരങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ ഉരുകിയ ലവണങ്ങൾ എന്നിവയുമായി പ്രതികരിക്കുന്നില്ല. ഇത് ഈ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾക്ക് അവയുടെ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ വൈദഗ്ധ്യം നൽകുകയും പല ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും ബൾക്ക് സിലിക്കൺ നിർവഹിക്കാനുള്ള അവരുടെ കഴിവിനെ സഹായിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ അതിൻ്റെ ശക്തി 1600 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനു മുകളിലുള്ള താപനിലയിൽ സുരക്ഷിതമായി പ്രവർത്തിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. ഇത് ഫലത്തിൽ ഏത് ഉയർന്ന താപനിലയിലും പ്രയോഗിക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമായ ഒരു അടിവസ്ത്രമാക്കി മാറ്റുന്നു.