ซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกค้นพบในปี 1893 ในฐานะสารขัดถูทางอุตสาหกรรมสำหรับล้อเจียรและเบรกของรถยนต์ ประมาณกลางศตวรรษที่ 20 การใช้งานแผ่นเวเฟอร์ SiC ได้ขยายตัวไปสู่เทคโนโลยี LED นับตั้งแต่นั้นมา การใช้งาน SiC ได้ขยายไปสู่การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์มากมาย เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพที่เป็นประโยชน์ คุณสมบัติเหล่านี้เห็นได้ชัดเจนจากการใช้งานที่หลากหลายทั้งในและนอกอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เมื่อกฎของมัวร์ดูเหมือนจะถึงขีดจำกัด บริษัทหลายแห่งในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์จึงมองหาซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แห่งอนาคต SiC สามารถผลิตได้โดยใช้โพลีไทป์ของ SiC หลายชนิด แม้ว่าในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ สารตั้งต้นส่วนใหญ่จะเป็น 4H-SiC โดยที่ 6H-SiC เริ่มพบได้น้อยลงเมื่อตลาด SiC เติบโตขึ้น เมื่อกล่าวถึงซิลิคอนคาร์ไบด์ 4H-SiC และ 6H-SiC ตัวอักษร H แทนโครงสร้างของโครงผลึก ตัวเลขแทนลำดับการเรียงตัวของอะตอมภายในโครงสร้างผลึก ซึ่งอธิบายไว้ในแผนภูมิความสามารถของ SVM ด้านล่าง ข้อดีของความแข็งของซิลิคอนคาร์ไบด์ การใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์มีข้อดีมากมายเมื่อเทียบกับวัสดุซิลิคอนแบบดั้งเดิม ข้อดีที่สำคัญอย่างหนึ่งของวัสดุนี้คือความแข็ง ซึ่งทำให้วัสดุนี้มีข้อได้เปรียบมากมายในการใช้งานที่ความเร็วสูง อุณหภูมิสูง และ/หรือแรงดันสูง แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์มีค่าการนำความร้อนสูง ซึ่งหมายความว่าสามารถถ่ายเทความร้อนจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งได้ดี ทำให้การนำไฟฟ้าดีขึ้น และท้ายที่สุดก็คือการลดขนาด ซึ่งเป็นเป้าหมายทั่วไปอย่างหนึ่งของการเปลี่ยนมาใช้แผ่นเวเฟอร์ SiC ความสามารถด้านความร้อน วัสดุ SiC ยังมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ การขยายตัวทางความร้อนคือปริมาณและทิศทางที่วัสดุขยายหรือหดตัวเมื่อได้รับความร้อนหรือเย็นลง คำอธิบายที่พบบ่อยที่สุดคือน้ำแข็ง แม้ว่าจะมีพฤติกรรมตรงกันข้ามกับโลหะส่วนใหญ่ คือขยายตัวเมื่อเย็นลงและหดตัวเมื่อร้อนขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำของซิลิคอนคาร์ไบด์หมายความว่าขนาดหรือรูปร่างจะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อได้รับความร้อนหรือเย็นลง ซึ่งทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์ขนาดเล็กและบรรจุทรานซิสเตอร์จำนวนมากขึ้นลงในชิปเดียว ข้อดีสำคัญอีกประการหนึ่งของวัสดุรองรับเหล่านี้คือ ความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันสูง หมายความว่าพวกมันสามารถเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็วโดยไม่แตกหัก นี่เป็นข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในการผลิตอุปกรณ์ เนื่องจากเป็นคุณลักษณะด้านความทนทานอีกประการหนึ่งที่ช่วยเพิ่มอายุการใช้งานและประสิทธิภาพของซิลิคอนคาร์ไบด์เมื่อเทียบกับซิลิคอนแบบดั้งเดิม นอกจากความสามารถด้านความร้อนแล้ว มันยังเป็นวัสดุรองรับที่ทนทานมากและไม่ทำปฏิกิริยากับกรด ด่าง หรือเกลือหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูงถึง 800°C ทำให้วัสดุรองรับเหล่านี้มีความหลากหลายในการใช้งานและช่วยให้มีประสิทธิภาพเหนือกว่าซิลิคอนแบบดั้งเดิมในหลายๆ การใช้งาน ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงยังช่วยให้สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยที่อุณหภูมิสูงกว่า 1600°C ทำให้เป็นวัสดุรองรับที่เหมาะสมสำหรับงานที่ต้องการอุณหภูมิสูงแทบทุกประเภท
วันที่โพสต์: 9 กรกฎาคม 2562