Storja tal-karbur tas-silikon u Applikazzjoni tal-kisi tal-karbur tas-silikon

L-Iżvilupp u l-Applikazzjonijiet tas-Silikon Carbide (SiC)

1. Seklu ta' Innovazzjoni fis-SiC
Il-vjaġġ tal-karbur tas-silikon (SiC) beda fl-1893, meta Edward Goodrich Acheson iddisinja l-forn Acheson, bl-użu ta 'materjali tal-karbonju biex tinkiseb il-produzzjoni industrijali ta' SiC permezz ta 'tisħin elettriku tal-kwarz u tal-karbonju. Din l-invenzjoni mmarkat il-bidu tal-industrijalizzazzjoni tas-SiC u kisbet privattiva lil Acheson.

Fil-bidu tas-seklu 20, SiC kien użat primarjament bħala abrażiv minħabba l-ebusija notevoli tiegħu u r-reżistenza għall-ilbies. Sa nofs is-seklu 20, l-avvanzi fit-teknoloġija tad-depożizzjoni tal-fwar kimiku (CVD) fetħu possibbiltajiet ġodda. Riċerkaturi fil-Laboratorji Bell, immexxija minn Rustum Roy, stabbilixxew is-sisien għal CVD SiC, u kisbu l-ewwel kisjiet SiC fuq uċuħ tal-grafita.

Is-snin sebgħin raw avvanz kbir meta Union Carbide Corporation applikat grafita miksija b'SiC fit-tkabbir epitassjali ta 'materjali semikondutturi tan-nitrur tal-gallju (GaN). Dan l-avvanz kellu rwol ċentrali fl-LEDs u lejżers bbażati fuq GaN ta 'prestazzjoni għolja. Matul l-għexieren ta 'snin, il-kisi tas-SiC espandiet lil hinn minn semikondutturi għal applikazzjonijiet fl-elettronika aerospazjali, awtomotiva u tal-enerġija, grazzi għal titjib fit-tekniki tal-manifattura.

Illum, innovazzjonijiet bħall-bexx termali, il-PVD u n-nanoteknoloġija qed ikomplu jtejbu l-prestazzjoni u l-applikazzjoni tal-kisi tas-SiC, u juru l-potenzjal tiegħu f'oqsma avvanzati.

2. Nifhmu l-Istrutturi u l-Użi tal-Kristall tas-SiC
SiC tiftaħar aktar minn 200 politipi, kategorizzati mill-arranġamenti atomiċi tagħhom fi strutturi kubi (3C), eżagonali (H), u rhombohedral (R). Fost dawn, 4H-SiC u 6H-SiC jintużaw ħafna f'apparati ta 'qawwa għolja u optoelettroniċi, rispettivament, filwaqt li β-SiC huwa vvalutat għall-konduttività termali superjuri, reżistenza għall-ilbies u reżistenza għall-korrużjoni tiegħu.

β-SiC'sproprjetajiet uniċi, bħal konduttività termali ta '120-200 W/m·Ku koeffiċjent ta 'espansjoni termali li jaqbel mill-qrib mal-grafita, jagħmilha l-materjal preferut għall-kisi tal-wiċċ f'tagħmir ta' epitassi tal-wejfer.

3. Kisi SiC: Proprjetajiet u Tekniki ta 'Tħejjija
Kisjiet SiC, tipikament β-SiC, huma applikati b'mod wiesa 'biex itejbu l-proprjetajiet tal-wiċċ bħall-ebusija, reżistenza għall-ilbies, u stabbiltà termali. Metodi komuni ta 'preparazzjoni jinkludu:

• Depożizzjoni Kimika tal-Fwar (CVD):Jipprovdi kisjiet ta 'kwalità għolja b'adeżjoni u uniformità eċċellenti, ideali għal sottostrati kbar u kumplessi.
• Depożizzjoni Fiżika tal-Fwar (PVD):Joffri kontroll preċiż fuq il-kompożizzjoni tal-kisi, adattat għal applikazzjonijiet ta 'preċiżjoni għolja.
• Tekniki tal-Bexx, Depożizzjoni Elettrokimika, u Kisi tad-Demel Demel: Iservu bħala alternattivi kost-effettivi għal applikazzjonijiet speċifiċi, għalkemm b'limitazzjonijiet varji fl-adeżjoni u l-uniformità.

Kull metodu jintgħażel abbażi tal-karatteristiċi tas-sottostrat u r-rekwiżiti tal-applikazzjoni.

4. Susceptors tal-Graphite miksija b'SiC f'MOCVD
Is-susċetturi tal-grafita miksija bis-SiC huma indispensabbli fid-Deposizzjoni tal-Fwar Kimiku Organiku tal-Metall (MOCVD), proċess ewlieni fil-manifattura ta 'materjal semikonduttur u optoelettroniku.

Dawn is-susċetturi jipprovdu appoġġ robust għat-tkabbir tal-film epitassjali, jiżguraw stabbiltà termali u jnaqqsu l-kontaminazzjoni tal-impurità. Il-kisi tas-SiC itejjeb ukoll ir-reżistenza għall-ossidazzjoni, il-proprjetajiet tal-wiċċ, u l-kwalità tal-interface, li jippermetti kontroll preċiż waqt it-tkabbir tal-film.

5. Avvanz Lejn il-Futur
F'dawn l-aħħar snin, sforzi sinifikanti ġew diretti lejn it-titjib tal-proċessi ta 'produzzjoni ta' sottostrati tal-grafita miksija bis-SiC. Ir-riċerkaturi qed jiffokaw fuq it-titjib tal-purità, l-uniformità u l-ħajja tal-kisi filwaqt li jnaqqsu l-ispejjeż. Barra minn hekk, l-esplorazzjoni ta 'materjali innovattivi similikisjiet tal-karbur tat-tantalu (TaC).joffri titjib potenzjali fil-konduttività termali u r-reżistenza għall-korrużjoni, li jwitti t-triq għal soluzzjonijiet tal-ġenerazzjoni li jmiss.

Hekk kif id-domanda għal susceptors tal-grafita miksija bis-SiC tkompli tikber, l-avvanzi fil-manifattura intelliġenti u l-produzzjoni fuq skala industrijali se jappoġġjaw aktar l-iżvilupp ta 'prodotti ta' kwalità għolja biex jissodisfaw il-ħtiġijiet li qed jevolvu tal-industriji tas-semikondutturi u l-optoelettronika.