SiC – кремний карбиді

Кремний карбиді 1893 жылы тегістеу дөңгелектері мен автомобиль тежегіштеріне арналған өнеркәсіптік абразив ретінде ашылды. Шамамен 20 ғасырдың ортасында SiC пластинасын қолдану жарықдиодты технологияға енгізілді. Содан бері ол өзінің пайдалы физикалық қасиеттеріне байланысты көптеген жартылай өткізгіш қолданбаларға кеңейді. Бұл қасиеттер жартылай өткізгіш өнеркәсібінде және одан тыс жерлерде кеңінен қолданылуынан көрінеді. Мур заңы шегіне жеткендей көрінгендіктен, жартылай өткізгіш өнеркәсібіндегі көптеген компаниялар кремний карбидін болашақтың жартылай өткізгіш материалы ретінде қарастыруда. SiC бірнеше SiC политиптерін пайдаланып өндірілуі мүмкін, дегенмен жартылай өткізгіш өнеркәсібінде көптеген негіздер 4H-SiC болып табылады, ал SiC нарығы өскен сайын 6H- сирек кездеседі. 4H- және 6H- кремний карбиді туралы айтқан кезде, H кристалдық тордың құрылымын білдіреді. Сан кристалдық құрылымдағы атомдардың қабаттасу тізбегін білдіреді, бұл төмендегі SVM мүмкіндіктері кестесінде сипатталған. Кремний карбидінің қаттылығының артықшылықтары Кремний карбидін дәстүрлі кремний негіздерімен салыстырғанда қолданудың көптеген артықшылықтары бар. Бұл материалдың негізгі артықшылықтарының бірі - оның қаттылығы. Бұл материалға жоғары жылдамдықта, жоғары температурада және/немесе жоғары кернеуде көптеген артықшылықтар береді. Кремний карбидті пластиналардың жылу өткізгіштігі жоғары, яғни олар жылуды бір нүктеден екінші ұңғымаға өткізе алады. Бұл оның электр өткізгіштігін және сайып келгенде миниатюризациясын жақсартады, бұл SiC пластиналарына ауысудың жалпы мақсаттарының бірі. Термиялық мүмкіндіктері SiC негіздерінің жылу кеңею коэффициенті де төмен. Жылу кеңеюі - материалдың қызған немесе салқындаған кезде кеңейетін немесе жиырылатын мөлшері мен бағыты. Ең көп таралған түсініктеме - мұз, дегенмен ол көптеген металдарға қарама-қарсы әрекет етеді, салқындаған кезде кеңейеді және қызған кезде кішірейеді. Кремний карбидінің жылу кеңею коэффициентінің төмендігі оның қызған немесе салқындаған кезде мөлшері немесе пішіні айтарлықтай өзгермейтінін білдіреді, бұл оны шағын құрылғыларға орнатуға және бір чипке көбірек транзисторларды салуға өте ыңғайлы етеді. Бұл негіздердің тағы бір маңызды артықшылығы - олардың жылу соққысына жоғары төзімділігі. Бұл олардың температураны сынбай немесе жарылмай тез өзгерту мүмкіндігі бар екенін білдіреді. Бұл құрылғыларды жасау кезінде айқын артықшылық тудырады, себебі бұл дәстүрлі көлемді кремниймен салыстырғанда кремний карбидінің қызмет ету мерзімін және өнімділігін жақсартатын тағы бір беріктік сипаттамасы. Термиялық мүмкіндіктерінен басқа, ол өте берік негіз болып табылады және 800°C дейінгі температурада қышқылдармен, сілтілермен немесе балқытылған тұздармен әрекеттеспейді. Бұл бұл негіздерге қолдануда жан-жақтылық береді және көптеген қолдануларда көлемді кремнийден асып түсу қабілетін одан әрі арттырады. Оның жоғары температурадағы беріктігі сонымен қатар оған 1600°C-тан жоғары температурада қауіпсіз жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Бұл оны кез келген жоғары температурада қолдануға жарамды негіз етеді.