SiC - सिलिकॉन कार्बाइड

1893 मध्ये चाके आणि ऑटोमोटिव्ह ब्रेक पीसण्यासाठी औद्योगिक अपघर्षक म्हणून सिलिकॉन कार्बाइडचा शोध लागला. 20 व्या शतकाच्या मध्यभागी, LED तंत्रज्ञानामध्ये समाविष्ट करण्यासाठी SiC वेफरचा वापर वाढला. तेव्हापासून, त्याच्या फायदेशीर भौतिक गुणधर्मांमुळे ते असंख्य अर्धसंवाहक अनुप्रयोगांमध्ये विस्तारले आहे. हे गुणधर्म अर्धसंवाहक उद्योगात आणि बाहेरील वापराच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये स्पष्ट आहेत. मूरचा कायदा आपल्या मर्यादेपर्यंत पोहोचत असल्याचे दिसत असल्याने, सेमीकंडक्टर उद्योगातील अनेक कंपन्या भविष्यातील सेमीकंडक्टर सामग्री म्हणून सिलिकॉन कार्बाइडकडे पाहत आहेत. SiC चे अनेक पॉलीटाइप वापरून SiC चे उत्पादन केले जाऊ शकते, जरी सेमीकंडक्टर उद्योगात, बहुतेक सबस्ट्रेट्स एकतर 4H-SiC आहेत, 6H- कमी सामान्य होत आहेत कारण SiC मार्केट वाढले आहे. 4H- आणि 6H- सिलिकॉन कार्बाइडचा संदर्भ देताना, H क्रिस्टल जाळीच्या संरचनेचे प्रतिनिधित्व करतो. संख्या क्रिस्टल स्ट्रक्चरमधील अणूंचा स्टॅकिंग क्रम दर्शवते, हे खालील SVM क्षमता चार्टमध्ये वर्णन केले आहे. सिलिकॉन कार्बाइड कडकपणाचे फायदे अधिक पारंपारिक सिलिकॉन सब्सट्रेट्सपेक्षा सिलिकॉन कार्बाइड वापरण्याचे अनेक फायदे आहेत. या सामग्रीचा एक मोठा फायदा म्हणजे त्याची कडकपणा. हे उच्च गती, उच्च तापमान आणि/किंवा उच्च व्होल्टेज अनुप्रयोगांमध्ये सामग्रीला असंख्य फायदे देते. सिलिकॉन कार्बाइड वेफर्समध्ये उच्च थर्मल चालकता असते, याचा अर्थ ते एका बिंदूपासून दुसऱ्या विहिरीत उष्णता हस्तांतरित करू शकतात. यामुळे त्याची विद्युत चालकता आणि शेवटी सूक्ष्मीकरण सुधारते, जे SiC वेफर्सवर स्विच करण्याच्या सामान्य उद्दिष्टांपैकी एक आहे. थर्मल क्षमता SiC सब्सट्रेट्समध्ये थर्मल विस्तारासाठी कमी गुणांक देखील असतो. औष्णिक विस्तार म्हणजे सामग्रीचा विस्तार किंवा आकुंचन हे प्रमाण आणि दिशा आहे कारण ते गरम होते किंवा थंड होते. सर्वात सामान्य स्पष्टीकरण म्हणजे बर्फ, जरी तो बऱ्याच धातूंच्या विरूद्ध वागतो, तो थंड होताना विस्तारतो आणि गरम झाल्यावर संकुचित होतो. थर्मल विस्तारासाठी सिलिकॉन कार्बाइडच्या कमी गुणांकाचा अर्थ असा आहे की ते गरम केल्यामुळे किंवा थंड केल्यामुळे ते आकारात किंवा आकारात लक्षणीय बदल होत नाही, ज्यामुळे ते लहान उपकरणांमध्ये बसवण्यासाठी आणि एकाच चिपवर अधिक ट्रान्झिस्टर पॅक करण्यासाठी योग्य बनते. या सब्सट्रेट्सचा आणखी एक मोठा फायदा म्हणजे थर्मल शॉकचा उच्च प्रतिकार. याचा अर्थ ते तुटणे किंवा क्रॅक न करता वेगाने तापमान बदलण्याची क्षमता आहे. साधने बनवताना याचा स्पष्ट फायदा होतो कारण पारंपारिक बल्क सिलिकॉनच्या तुलनेत सिलिकॉन कार्बाइडचे जीवनकाळ आणि कार्यप्रदर्शन सुधारणारी ही आणखी एक कठोरता आहे. त्याच्या थर्मल क्षमतेच्या वर, हे एक अतिशय टिकाऊ सब्सट्रेट आहे आणि 800 डिग्री सेल्सियस पर्यंत तापमानात ऍसिड, अल्कली किंवा वितळलेल्या क्षारांवर प्रतिक्रिया देत नाही. हे या सब्सट्रेट्सना त्यांच्या ऍप्लिकेशन्समध्ये अष्टपैलुत्व देते आणि अनेक ऍप्लिकेशन्समध्ये मोठ्या प्रमाणात सिलिकॉन कार्य करण्यासाठी त्यांच्या क्षमतेस मदत करते. उच्च तापमानात त्याची ताकद 1600°C पेक्षा जास्त तापमानात सुरक्षितपणे ऑपरेट करू देते. हे अक्षरशः कोणत्याही उच्च तापमान अनुप्रयोगासाठी योग्य सब्सट्रेट बनवते.