مادة كربيد السيليكون وخصائصها

تُعد أجهزة أشباه الموصلات جوهر معدات الآلات الصناعية الحديثة، وتستخدم على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر والإلكترونيات الاستهلاكية وشبكات الاتصالات وإلكترونيات السيارات وغيرها من المجالات الأساسية. تتكون صناعة أشباه الموصلات بشكل رئيسي من أربعة مكونات أساسية: الدوائر المتكاملة، والأجهزة الكهروضوئية، والأجهزة المنفصلة، ​​وأجهزة الاستشعار، والتي تمثل أكثر من 80٪ من الدوائر المتكاملة، لذلك غالبًا ما يتم اعتبار أشباه الموصلات والدوائر المتكاملة مكافئة.

تُصنّف الدوائر المتكاملة، وفقًا لفئات منتجاتها، إلى أربع فئات رئيسية: المعالجات الدقيقة، والذاكرة، والأجهزة المنطقية، وأجزاء المحاكاة. ومع ذلك، ومع التوسع المستمر في مجال استخدام أشباه الموصلات، تتطلب العديد من التطبيقات الخاصة أن تتحمل أشباه الموصلات ظروفًا قاسية كدرجات الحرارة العالية والإشعاع القوي والطاقة العالية، دون أن تتلف. ونظرًا لضعف قدرة الجيلين الأول والثاني من مواد أشباه الموصلات على تحمل هذه الظروف، فقد ظهر الجيل الثالث منها.

في الوقت الحاضر، تمثل مواد أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق الواسعة ما يلي:كربيد السيليكونتستحوذ مواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث، مثل كربيد السيليكون (SiC) ونيتريد الغاليوم (GaN) وأكسيد الزنك (ZnO) والماس ونيتريد الألومنيوم (AlN)، على حصة كبيرة من السوق بفضل مزاياها المتعددة. تتميز هذه المواد بفجوة نطاق طاقة أوسع، ومجال انهيار كهربائي أعلى، وموصلية حرارية أفضل، ومعدل تشبع إلكتروني أعلى، وقدرة أكبر على مقاومة الإشعاع، مما يجعلها أكثر ملاءمة لتصنيع الأجهزة التي تعمل بدرجات حرارة عالية وترددات عالية ومقاومة للإشعاع والطاقة العالية. تُعرف هذه المواد عادةً باسم أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق الواسعة (حيث يزيد عرض النطاق المحظور عن 2.2 إلكترون فولت)، وتُسمى أيضًا أشباه الموصلات المقاومة للحرارة العالية. تشير الأبحاث الحالية في مجال أشباه الموصلات والأجهزة من الجيل الثالث إلى أن كربيد السيليكون ونيتريد الغاليوم أكثر نضجًا.تقنية كربيد السيليكونوهي الأكثر نضجاً، بينما لا يزال البحث في أكسيد الزنك والماس ونيتريد الألومنيوم والمواد الأخرى في المرحلة الأولية.

المواد وخصائصها:

كربيد السيليكونتُستخدم هذه المادة على نطاق واسع في محامل الكرات الخزفية، والصمامات، ومواد أشباه الموصلات، وأجهزة الجيروسكوب، وأدوات القياس، والفضاء الجوي، وغيرها من المجالات، وقد أصبحت مادة لا غنى عنها في العديد من المجالات الصناعية.

يُعدّ كربيد السيليكون (SiC) نوعًا من الشبكات الفائقة الطبيعية، وهو نمط متعدد الأشكال متجانس نموذجي. يوجد أكثر من 200 عائلة من الأنماط متعددة الأشكال المتجانسة (المعروفة حاليًا) نتيجةً لاختلاف ترتيب التعبئة بين طبقات السيليكون والكربون ثنائية الذرات، مما يؤدي إلى بنى بلورية مختلفة. لذلك، يُعدّ كربيد السيليكون مناسبًا جدًا لمواد ركائز الجيل الجديد من الثنائيات الباعثة للضوء (LED)، ومواد الإلكترونيات عالية القدرة.