SiC – Кремний карбиди

Кремний карбиди 1893-жылы дөңгөлөктөрдү жана автоунаа тормоздорун майдалоо үчүн өнөр жайлык абразив катары ачылган. 20-кылымдын орто ченинде SiC пластинасын колдонуу LED технологиясында кеңири колдонулган. Ошондон бери ал пайдалуу физикалык касиеттеринен улам көптөгөн жарым өткөргүч колдонмолорго жайылды. Бул касиеттер жарым өткөргүчтөр тармагында жана андан тышкары кеңири колдонулушунда көрүнүп турат. Мур мыйзамы өзүнүн чегине жеткендей көрүнгөндүктөн, жарым өткөргүчтөр тармагындагы көптөгөн компаниялар кремний карбидин келечектин жарым өткөргүч материалы катары карап жатышат. SiC бир нече SiC политиптерин колдонуу менен өндүрүлүшү мүмкүн, бирок жарым өткөргүчтөр тармагында көпчүлүк субстраттар 4H-SiC болуп саналат, ал эми SiC рыногу өскөн сайын 6H- азыраак кездешет. 4H- жана 6H- кремний карбиди жөнүндө сөз болгондо, H кристалл торчосунун түзүлүшүн билдирет. Сан кристалл структурасындагы атомдордун үймөк ырааттуулугун билдирет, бул төмөндөгү SVM мүмкүнчүлүктөрүнүн диаграммасында сүрөттөлгөн. Кремний карбидинин катуулугунун артыкчылыктары Кремний карбидин салттуу кремний субстраттарына караганда колдонуунун көптөгөн артыкчылыктары бар. Бул материалдын негизги артыкчылыктарынын бири - анын катуулугу. Бул материалга жогорку ылдамдыкта, жогорку температурада жана/же жогорку чыңалууда көптөгөн артыкчылыктарды берет. Кремний карбиддик пластиналар жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгүнө ээ, бул алардын жылуулукту бир чекиттен экинчи кудукка өткөрө ала тургандыгын билдирет. Бул анын электр өткөрүмдүүлүгүн жана акырында миниатюризациясын жакшыртат, бул SiC пластиналарына өтүүнүн жалпы максаттарынын бири. Жылуулук мүмкүнчүлүктөрү SiC субстраттарынын жылуулук кеңейүү коэффициенти да төмөн. Жылуулук кеңейүү - бул материал ысыганда же муздаганда кеңейген же кысылган көлөмү жана багыты. Эң кеңири таралган түшүндүрмө - муз, бирок ал көпчүлүк металлдарга карама-каршы иштейт, муздаганда кеңейет жана ысыганда кичирейет. Кремний карбидинин жылуулук кеңейүү коэффициентинин төмөндүгү анын ысыганда же муздаганда өлчөмү же формасы олуттуу өзгөрбөй тургандыгын билдирет, бул аны кичинекей түзмөктөргө орнотууга жана бир чипке көбүрөөк транзисторлорду орнотууга идеалдуу кылат. Бул субстраттардын дагы бир негизги артыкчылыгы - алардын жылуулук соккусуна жогорку туруктуулугу. Бул алардын сынбастан же жарылбастан температураны тез өзгөртүү мүмкүнчүлүгүнө ээ экендигин билдирет. Бул түзүлүштөрдү жасоодо ачык артыкчылыкты жаратат, анткени ал салттуу көлөмдөгү кремнийге салыштырмалуу кремний карбидинин иштөө мөөнөтүн жана иштешин жакшыртуучу дагы бир бышыктык мүнөздөмөсү болуп саналат. Термикалык мүмкүнчүлүктөрүнөн тышкары, ал абдан бышык субстрат болуп саналат жана 800°C чейинки температурада кислоталар, щелочтор же эриген туздар менен реакцияга кирбейт. Бул бул субстраттарга колдонууда ар тараптуулукту берет жана көптөгөн колдонмолордо көлөмдөгү кремнийден ашып түшүү мүмкүнчүлүгүнө жардам берет. Анын жогорку температурадагы бекемдиги ага 1600°C жогору температурада коопсуз иштөөгө мүмкүндүк берет. Бул аны дээрлик бардык жогорку температурадагы колдонуу үчүн ылайыктуу субстрат кылат.