SiC - सिलिकॉन कार्बाइड

१८९३ मध्ये चाके आणि ऑटोमोटिव्ह ब्रेक ग्राइंड करण्यासाठी औद्योगिक अपघर्षक म्हणून सिलिकॉन कार्बाइडचा शोध लागला. २० व्या शतकाच्या मध्यात, एलईडी तंत्रज्ञानात SiC वेफरचा वापर वाढला. तेव्हापासून, त्याच्या फायदेशीर भौतिक गुणधर्मांमुळे ते असंख्य अर्धसंवाहक अनुप्रयोगांमध्ये विस्तारले आहे. अर्धसंवाहक उद्योगात आणि बाहेर त्याच्या विस्तृत वापरात हे गुणधर्म स्पष्ट आहेत. मूरचा कायदा त्याच्या मर्यादेपर्यंत पोहोचत असल्याचे दिसून येत असल्याने, अर्धसंवाहक उद्योगातील अनेक कंपन्या भविष्यातील अर्धसंवाहक सामग्री म्हणून सिलिकॉन कार्बाइडकडे पाहत आहेत. SiC चे अनेक पॉलीटाइप्स वापरून SiC तयार केले जाऊ शकते, जरी अर्धसंवाहक उद्योगात, बहुतेक सब्सट्रेट्स एकतर 4H-SiC असतात, तर SiC बाजारपेठ वाढल्याने 6H- कमी सामान्य होत आहे. 4H- आणि 6H- सिलिकॉन कार्बाइडचा संदर्भ देताना, H क्रिस्टल जाळीची रचना दर्शवते. संख्या क्रिस्टल रचनेतील अणूंच्या स्टॅकिंग क्रमाचे प्रतिनिधित्व करते, हे खालील SVM क्षमता चार्टमध्ये वर्णन केले आहे. सिलिकॉन कार्बाइड कडकपणाचे फायदे अधिक पारंपारिक सिलिकॉन सब्सट्रेट्सपेक्षा सिलिकॉन कार्बाइड वापरण्याचे अनेक फायदे आहेत. या मटेरियलचा एक प्रमुख फायदा म्हणजे त्याची कडकपणा. यामुळे हाय स्पीड, उच्च तापमान आणि/किंवा हाय व्होल्टेज अॅप्लिकेशनमध्ये या मटेरियलला अनेक फायदे मिळतात. सिलिकॉन कार्बाइड वेफर्समध्ये उच्च थर्मल चालकता असते, म्हणजेच ते एका बिंदूपासून दुसऱ्या बिंदूपर्यंत उष्णता हस्तांतरित करू शकतात. यामुळे त्याची विद्युत चालकता आणि शेवटी लघुकरण सुधारते, जे SiC वेफर्सवर स्विच करण्याचे एक सामान्य उद्दिष्ट आहे. थर्मल क्षमता SiC सब्सट्रेट्समध्ये थर्मल एक्सपेंशनसाठी कमी गुणांक देखील असतो. थर्मल एक्सपेंशन म्हणजे मटेरियल गरम किंवा थंड होताना किती प्रमाणात आणि कोणत्या दिशेने विस्तारते किंवा आकुंचन पावते. सर्वात सामान्य स्पष्टीकरण म्हणजे बर्फ, जरी ते बहुतेक धातूंच्या विरुद्ध वागते, थंड होताना विस्तारते आणि गरम होताना आकुंचन पावते. थर्मल एक्सपेंशनसाठी सिलिकॉन कार्बाइडचा कमी गुणांक म्हणजे ते गरम किंवा थंड होताना आकार किंवा आकारात लक्षणीय बदलत नाही, ज्यामुळे ते लहान उपकरणांमध्ये बसवण्यासाठी आणि एकाच चिपवर अधिक ट्रान्झिस्टर पॅक करण्यासाठी परिपूर्ण बनते. या सब्सट्रेट्सचा आणखी एक मोठा फायदा म्हणजे थर्मल शॉकला त्यांचा उच्च प्रतिकार. याचा अर्थ असा की त्यांच्याकडे तुटल्याशिवाय किंवा क्रॅक न होता तापमान वेगाने बदलण्याची क्षमता आहे. पारंपारिक बल्क सिलिकॉनच्या तुलनेत सिलिकॉन कार्बाइडचे आयुष्य आणि कार्यक्षमता सुधारणारे हे आणखी एक कडकपणाचे वैशिष्ट्य आहे कारण ते उपकरणांच्या निर्मितीमध्ये एक स्पष्ट फायदा निर्माण करते. त्याच्या थर्मल क्षमतेव्यतिरिक्त, ते एक अतिशय टिकाऊ सब्सट्रेट आहे आणि 800°C पर्यंत तापमानात आम्ल, अल्कली किंवा वितळलेल्या क्षारांशी प्रतिक्रिया देत नाही. हे या सब्सट्रेट्सना त्यांच्या अनुप्रयोगांमध्ये बहुमुखी प्रतिभा देते आणि अनेक अनुप्रयोगांमध्ये बल्क सिलिकॉन बाहेर पडण्याची त्यांची क्षमता वाढवते. उच्च तापमानात त्याची ताकद देखील ते 1600°C पेक्षा जास्त तापमानात सुरक्षितपणे कार्य करण्यास अनुमती देते. यामुळे ते जवळजवळ कोणत्याही उच्च तापमान अनुप्रयोगासाठी योग्य सब्सट्रेट बनते.