مادة كربيد السيليكون ومميزاتها

جهاز أشباه الموصلات هو جوهر المعدات الصناعية الحديثة، ويستخدم على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر، والإلكترونيات الاستهلاكية، واتصالات الشبكات، والإلكترونيات السيارات، وغيرها من المجالات الأساسية، وتتكون صناعة أشباه الموصلات بشكل أساسي من أربعة مكونات أساسية: الدوائر المتكاملة، والأجهزة البصرية الإلكترونية، والجهاز المنفصل، والمستشعر، والتي تمثل أكثر من 80٪ من الدوائر المتكاملة، وغالبا ما تكون أشباه الموصلات والدوائر المتكاملة مكافئة.

تُقسّم الدوائر المتكاملة، حسب فئة المنتج، إلى أربع فئات رئيسية: المعالجات الدقيقة، والذاكرة، والأجهزة المنطقية، وأجزاء المحاكاة. ومع ذلك، مع التوسع المستمر في مجال تطبيقات أشباه الموصلات، تتطلب العديد من الحالات الخاصة أن تكون أشباه الموصلات قادرة على تحمل درجات الحرارة العالية، والإشعاعات القوية، والطاقة العالية، وغيرها من البيئات، دون أن تتلف. كان الجيلان الأول والثاني من مواد أشباه الموصلات ضعيفين، فظهر الجيل الثالث منها.

في الوقت الحاضر، المواد شبه الموصلة ذات فجوة النطاق العريض التي تمثلهاكربيد السيليكونتحتل مواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث، مثل كربيد السيليكون (SiC)، ونتريد الغاليوم (GaN)، وأكسيد الزنك (ZnO)، والماس، ونتريد الألومنيوم (AlN)، السوق المهيمنة بمزايا أكبر. تتميز هذه المواد بفجوة نطاق أوسع، ومجال انهيار كهربائي، وموصلية حرارية، ومعدل تشبع إلكتروني، وقدرة أعلى على مقاومة الإشعاع، ما يجعلها أكثر ملاءمة لتصنيع أجهزة عالية الحرارة والتردد ومقاومة للإشعاع والطاقة، تُعرف عادةً بمواد أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق العريض (عرض النطاق المحظور أكبر من 2.2 إلكترون فولت)، وتُسمى أيضًا مواد أشباه الموصلات عالية الحرارة. تشير الأبحاث الحالية حول مواد وأجهزة أشباه الموصلات من الجيل الثالث إلى أن مواد أشباه الموصلات من كربيد السيليكون ونتريد الغاليوم أكثر نضجًا.تكنولوجيا كربيد السيليكونوهي الأكثر نضجًا، في حين أن الأبحاث المتعلقة بأكسيد الزنك والماس ونتريد الألومنيوم وغيرها من المواد لا تزال في مراحلها الأولية.

المواد وخصائصها:

كربيد السيليكونتُستخدم المادة على نطاق واسع في محامل الكرات الخزفية والصمامات ومواد أشباه الموصلات والدوائر الدوارة وأدوات القياس والفضاء الجوي وغيرها من المجالات، وأصبحت مادة لا يمكن الاستغناء عنها في العديد من المجالات الصناعية.

كربيد السيليكون (SiC) هو نوع من الشبكات الفائقة الطبيعية، وهو نوع نموذجي من متعددات النمط المتجانسة. يوجد أكثر من 200 عائلة (معروفة حاليًا) متجانسة النمط، وذلك بسبب اختلاف تسلسل التعبئة بين طبقات السيليكون والكربون ثنائية الذرة، مما يؤدي إلى اختلاف في هياكل البلورات. لذلك، يُعد كربيد السيليكون مناسبًا جدًا للجيل الجديد من مواد ركيزة الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)، والمواد الإلكترونية عالية الطاقة.