SiC – Cacbua silic

Cacbua silic được phát hiện vào năm 1893 dưới dạng chất mài mòn công nghiệp dùng cho bánh mài và phanh ô tô. Khoảng giữa thế kỷ 20, việc sử dụng wafer SiC đã phát triển để đưa vào công nghệ LED. Kể từ đó, nó đã mở rộng sang nhiều ứng dụng bán dẫn nhờ các đặc tính vật lý thuận lợi của nó. Những đặc tính này thể hiện rõ ràng trong phạm vi sử dụng rộng rãi trong và ngoài ngành công nghiệp bán dẫn. Khi Định luật Moore dường như đã đạt đến giới hạn, nhiều công ty trong ngành bán dẫn đang hướng tới cacbua silic làm vật liệu bán dẫn trong tương lai. SiC có thể được sản xuất bằng cách sử dụng nhiều loại SiC, mặc dù trong ngành công nghiệp bán dẫn, hầu hết các chất nền đều là 4H-SiC, trong đó 6H- trở nên ít phổ biến hơn khi thị trường SiC phát triển. Khi đề cập đến cacbua silic 4H- và 6H-, chữ H đại diện cho cấu trúc của mạng tinh thể. Con số biểu thị trình tự xếp chồng của các nguyên tử trong cấu trúc tinh thể, điều này được mô tả trong biểu đồ khả năng SVM bên dưới. Ưu điểm của độ cứng cacbua silic Có rất nhiều lợi ích khi sử dụng cacbua silic so với các chất nền silicon truyền thống hơn. Một trong những ưu điểm chính của vật liệu này là độ cứng của nó. Điều này mang lại cho vật liệu nhiều ưu điểm trong các ứng dụng tốc độ cao, nhiệt độ cao và/hoặc điện áp cao. Tấm silicon cacbua có tính dẫn nhiệt cao, nghĩa là chúng có thể truyền nhiệt từ điểm này sang giếng khác. Điều này cải thiện tính dẫn điện và cuối cùng là thu nhỏ kích thước của nó, một trong những mục tiêu chung của việc chuyển sang tấm bán dẫn SiC. Khả năng chịu nhiệt Chất nền SiC cũng có hệ số giãn nở nhiệt thấp. Sự giãn nở nhiệt là lượng và hướng của vật liệu giãn nở hoặc co lại khi nó nóng lên hoặc nguội đi. Lời giải thích phổ biến nhất là băng, mặc dù nó hoạt động trái ngược với hầu hết các kim loại, nở ra khi nguội đi và co lại khi nóng lên. Hệ số giãn nở nhiệt thấp của cacbua silic có nghĩa là nó không thay đổi đáng kể về kích thước hoặc hình dạng khi được làm nóng hoặc làm nguội, điều này khiến nó trở nên hoàn hảo để lắp vào các thiết bị nhỏ và đóng gói nhiều bóng bán dẫn hơn vào một con chip. Một ưu điểm lớn khác của các chất nền này là khả năng chống sốc nhiệt cao. Điều này có nghĩa là chúng có khả năng thay đổi nhiệt độ nhanh chóng mà không bị vỡ hoặc nứt. Điều này tạo ra lợi thế rõ ràng khi chế tạo thiết bị vì đây là một đặc tính dẻo dai khác giúp cải thiện tuổi thọ và hiệu suất của cacbua silic so với silicon khối truyền thống. Ngoài khả năng chịu nhiệt, nó còn là chất nền rất bền và không phản ứng với axit, kiềm hoặc muối nóng chảy ở nhiệt độ lên tới 800°C. Điều này mang lại cho các chất nền này tính linh hoạt trong các ứng dụng của chúng và hỗ trợ thêm khả năng hoạt động tốt hơn silicon số lượng lớn trong nhiều ứng dụng. Độ bền của nó ở nhiệt độ cao cũng cho phép nó hoạt động an toàn ở nhiệt độ trên 1600°C. Điều này làm cho nó trở thành chất nền phù hợp cho hầu hết mọi ứng dụng ở nhiệt độ cao.