Цахиурын карбидын (SiC) хөгжил ба хэрэглээ
1. SiC дахь инновацийн зуун
Цахиурын карбидын (SiC) аялал 1893 онд Эдвард Гудрих Ачесон кварц болон нүүрстөрөгчийг цахилгаанаар халаах замаар SiC-ийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлд хүрэхийн тулд нүүрстөрөгчийн материалыг ашиглан Ачесон зуухыг зохион бүтээснээр эхэлсэн. Энэхүү шинэ бүтээл нь SiC-ийн үйлдвэржилтийн эхлэлийг тавьсан бөгөөд Ачесон патент авсан юм.
20-р зууны эхэн үед SiC нь гайхалтай хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй тул зүлгүүр болгон ашиглаж байсан. 20-р зууны дунд үе гэхэд химийн уурын хуримтлал (CVD) технологийн дэвшил нь шинэ боломжуудыг нээж өгсөн. Rustum Roy тэргүүтэй Bell Labs-ийн судлаачид CVD SiC-ийн үндсийг тавьж, бал чулуун гадаргуу дээр анхны SiC бүрээсийг бий болгосон.
1970-аад онд Юнион Карбид Корпораци галлийн нитрид (GaN) хагас дамжуулагч материалын эпитаксиаль өсөлтөд SiC бүрсэн бал чулууг хэрэглэснээр томоохон нээлт болсон. Энэхүү дэвшил нь өндөр хүчин чадалтай GaN-д суурилсан LED болон лазеруудад чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. Хэдэн арван жилийн туршид SiC бүрээс нь хагас дамжуулагчаас гадна үйлдвэрлэлийн техникийг сайжруулсны ачаар сансар огторгуй, автомашин, цахилгаан эрчим хүчний электроникийн хэрэглээ болж өргөжсөн.
Өнөөдөр дулааны шүрших, PVD, нанотехнологи зэрэг шинэчлэлүүд нь SiC бүрээсийн гүйцэтгэл, хэрэглээг улам сайжруулж, хамгийн сүүлийн үеийн салбарт түүний чадавхийг харуулж байна.
2. SiC-ийн болор бүтэц, хэрэглээг ойлгох
SiC нь атомын зохион байгуулалтаараа куб (3C), зургаан өнцөгт (H), ромбоэдр (R) бүтэцтэй 200 гаруй политиптэй. Эдгээрээс 4H-SiC болон 6H-SiC нь өндөр хүчин чадалтай, оптоэлектроник төхөөрөмжид өргөн хэрэглэгддэг бол β-SiC нь дулаан дамжуулалт, элэгдэлд тэсвэртэй, зэврэлтээс хамгаалах чадвараараа үнэлэгддэг.
β-SiC-ийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр зэрэг өвөрмөц шинж чанарууд120-200 Вт/м·Кмөн графиттай нягт таарах дулааны тэлэлтийн коэффициент нь үүнийг вафель эпитаксины төхөөрөмжид гадаргууг бүрэх хамгийн тохиромжтой материал болгоно.
3. SiC бүрээс: шинж чанар, бэлтгэх арга
SiC бүрэх, ихэвчлэн β-SiC нь хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй, дулааны тогтвортой байдал зэрэг гадаргуугийн шинж чанарыг сайжруулахад өргөн хэрэглэгддэг. Бэлтгэх нийтлэг аргууд нь:
- Химийн уурын хуримтлал (CVD):Маш сайн наалдамхай, жигд чанар бүхий өндөр чанартай бүрхүүлээр хангадаг бөгөөд том, нарийн төвөгтэй субстратуудад тохиромжтой.
- Физик уурын хуримтлал (PVD):Өндөр нарийвчлалтай хэрэглээнд тохиромжтой, бүрэх найрлагыг нарийн хянах боломжийг олгодог.
- Шүрших техник, цахилгаан химийн тунадас, зутангаар бүрэх: Наалдамхай, жигд байдлын хувьд янз бүрийн хязгаарлалттай ч гэсэн тодорхой хэрэглээнд зардал багатай хувилбар болж үйлчилнэ.
Арга бүрийг субстратын шинж чанар, хэрэглээний шаардлагад үндэслэн сонгоно.
4. MOCVD дахь SiC бүрсэн графит мэдрэгч
SiC бүрсэн бал чулуу мэдрэгч нь хагас дамжуулагч болон оптоэлектроник материалын үйлдвэрлэлийн гол процесс болох Металл Органик Химийн Уурын хуримтлалд (MOCVD) зайлшгүй шаардлагатай.
Эдгээр мэдрэгч нь эпитаксиаль бүрхүүлийн өсөлтийг хүчтэй дэмжиж, дулааны тогтвортой байдлыг хангаж, бохирдлын бохирдлыг бууруулдаг. SiC бүрэх нь исэлдэлтийн эсэргүүцэл, гадаргуугийн шинж чанар, интерфейсийн чанарыг сайжруулж, хальс ургуулах явцад нарийн хяналт тавих боломжийг олгодог.
5. Ирээдүй рүү урагшлах
Сүүлийн жилүүдэд SiC бүрсэн бал чулуун субстратын үйлдвэрлэлийн процессыг сайжруулахад ихээхэн хүчин чармайлт гаргаж байна. Судлаачид бүрээсний цэвэр байдал, жигд байдал, ашиглалтын хугацааг нэмэгдүүлэхийн зэрэгцээ зардлыг бууруулахад анхаарч байна. Нэмж дурдахад шинэлэг материалын хайгуул зэрэгтантал карбидын (TaC) бүрээсдулаан дамжуулалт болон зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг сайжруулах боломжуудыг санал болгож, дараагийн үеийн шийдлүүдийн замыг засч байна.
SiC бүрсэн графит мэдрэгчийн эрэлт нэмэгдсээр байгаа тул ухаалаг үйлдвэрлэл, үйлдвэрлэлийн хэмжээний дэвшил нь хагас дамжуулагч болон оптоэлектроникийн салбарын хөгжиж буй хэрэгцээг хангах өндөр чанартай бүтээгдэхүүний хөгжлийг цаашид дэмжих болно.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 11-р сарын 24