SiC – सिलिकॉन कार्बाइड

सिलिकॉन कार्बाइड की खोज 1893 में औद्योगिक घर्षण सामग्री के रूप में हुई थी, जिसका उपयोग ग्राइंडिंग व्हील्स और ऑटोमोटिव ब्रेक्स में किया जाता था। 20वीं शताब्दी के मध्य तक, SiC वेफर का उपयोग LED तकनीक में भी बढ़ने लगा। तब से, इसके लाभकारी भौतिक गुणों के कारण इसका उपयोग कई अर्धचालक अनुप्रयोगों में होने लगा है। ये गुण अर्धचालक उद्योग के अंदर और बाहर इसके व्यापक उपयोगों में स्पष्ट हैं। मूर के नियम की सीमा समाप्त होती दिख रही है, ऐसे में अर्धचालक उद्योग की कई कंपनियां सिलिकॉन कार्बाइड को भविष्य की अर्धचालक सामग्री के रूप में देख रही हैं। SiC का उत्पादन SiC के कई प्रकारों का उपयोग करके किया जा सकता है, हालांकि अर्धचालक उद्योग में, अधिकांश सब्सट्रेट 4H-SiC होते हैं, जबकि SiC बाजार के बढ़ने के साथ 6H- का उपयोग कम होता जा रहा है। 4H- और 6H- सिलिकॉन कार्बाइड की बात करें तो, H क्रिस्टल जाली की संरचना को दर्शाता है। संख्या क्रिस्टल संरचना के भीतर परमाणुओं के स्टैकिंग अनुक्रम को दर्शाती है, जिसका वर्णन नीचे दिए गए SVM क्षमता चार्ट में किया गया है। सिलिकॉन कार्बाइड की कठोरता के लाभ: पारंपरिक सिलिकॉन सबस्ट्रेट्स की तुलना में सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग करने के कई लाभ हैं। इस सामग्री का एक प्रमुख लाभ इसकी कठोरता है। यह उच्च गति, उच्च तापमान और/या उच्च वोल्टेज अनुप्रयोगों में इस सामग्री को कई लाभ प्रदान करती है। सिलिकॉन कार्बाइड वेफर्स में उच्च तापीय चालकता होती है, जिसका अर्थ है कि वे एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ऊष्मा को अच्छी तरह से स्थानांतरित कर सकते हैं। इससे इसकी विद्युत चालकता में सुधार होता है और अंततः लघुकरण संभव होता है, जो SiC वेफर्स पर स्विच करने के सामान्य लक्ष्यों में से एक है। तापीय क्षमताएं: SiC सबस्ट्रेट्स का तापीय विस्तार गुणांक भी कम होता है। तापीय विस्तार किसी पदार्थ के गर्म होने या ठंडा होने पर उसके फैलने या सिकुड़ने की मात्रा और दिशा है। सबसे आम व्याख्या बर्फ है, हालांकि यह अधिकांश धातुओं के विपरीत व्यवहार करती है, यानी ठंडा होने पर फैलती है और गर्म होने पर सिकुड़ती है। सिलिकॉन कार्बाइड के कम तापीय विस्तार गुणांक का अर्थ है कि गर्म होने या ठंडा होने पर इसके आकार या आकृति में महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं होता है, जो इसे छोटे उपकरणों में फिट करने और एक ही चिप पर अधिक ट्रांजिस्टर पैक करने के लिए आदर्श बनाता है। इन सबस्ट्रेट्स का एक और प्रमुख लाभ तापीय झटके के प्रति उनका उच्च प्रतिरोध है। इसका अर्थ है कि इनमें तापमान में तेजी से बदलाव होने पर भी टूटने या दरार पड़ने की क्षमता नहीं होती। उपकरणों के निर्माण में यह एक स्पष्ट लाभ प्रदान करता है, क्योंकि यह एक और मजबूती का गुण है जो पारंपरिक सिलिकॉन की तुलना में सिलिकॉन कार्बाइड के जीवनकाल और प्रदर्शन को बेहतर बनाता है। अपनी तापीय क्षमताओं के अलावा, यह एक अत्यंत टिकाऊ सब्सट्रेट है और 800°C तक के तापमान पर अम्ल, क्षार या पिघले हुए लवणों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। यह इन सब्सट्रेट्स को अनुप्रयोगों में बहुमुखी प्रतिभा प्रदान करता है और कई अनुप्रयोगों में सिलिकॉन से बेहतर प्रदर्शन करने की उनकी क्षमता को और बढ़ाता है। उच्च तापमान पर इसकी मजबूती इसे 1600°C से अधिक तापमान पर भी सुरक्षित रूप से संचालित करने की अनुमति देती है। यह इसे लगभग किसी भी उच्च तापमान अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त सब्सट्रेट बनाता है।