আধুনিক C, N, B এবং অন্যান্য নন-অক্সাইড উচ্চ-প্রযুক্তি রিফ্র্যাক্টরি কাঁচামালের মধ্যে, বায়ুমণ্ডলীয় চাপে সিন্টার করা সিলিকন কার্বাইড ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত ও সাশ্রয়ী, এবং একে এমারি বা রিফ্র্যাক্টরি বালি বলা যেতে পারে। বিশুদ্ধ সিলিকন কার্বাইড হলো বর্ণহীন স্বচ্ছ স্ফটিক। তাহলে সিলিকন কার্বাইডের ভৌত গঠন এবং বৈশিষ্ট্যগুলো কী?
বায়ুমণ্ডলীয় চাপে সিন্টারকৃত সিলিকন কার্বাইড
বায়ুমণ্ডলীয় চাপে সিন্টার করা সিলিকন কার্বাইডের উপাদানগত গঠন:
শিল্পে ব্যবহৃত বায়ুমণ্ডলীয় চাপে সিন্টার করা সিলিকন কার্বাইড, অপদ্রব্যের প্রকার ও পরিমাণ অনুসারে হালকা হলুদ, সবুজ, নীল এবং কালো রঙের হয় এবং এর বিশুদ্ধতা ও স্বচ্ছতা ভিন্ন ভিন্ন হয়ে থাকে। সিলিকন কার্বাইডের স্ফটিক কাঠামোকে ষড়ভুজাকার বা হীরক আকৃতির প্লুটোনিয়াম এবং ঘনকাকার প্লুটোনিয়াম-এসআইসি-তে বিভক্ত করা হয়। স্ফটিক কাঠামোতে কার্বন এবং সিলিকন পরমাণুর বিভিন্ন বিন্যাসের কারণে প্লুটোনিয়াম-এসআইসি বিভিন্ন ধরনের বিকৃতি তৈরি করে এবং ৭০টিরও বেশি ধরনের বিকৃতি পাওয়া গেছে। বিটা-এসআইসি ২১০০ ডিগ্রির উপরে আলফা-এসআইসি-তে রূপান্তরিত হয়। সিলিকন কার্বাইডের শিল্প প্রক্রিয়ায় একটি রেজিস্ট্যান্স ফার্নেসে উচ্চ-মানের কোয়ার্টজ বালি এবং পেট্রোলিয়াম কোক দিয়ে একে পরিশোধন করা হয়। পরিশোধিত সিলিকন কার্বাইড ব্লকগুলোকে চূর্ণ করে, অ্যাসিড-ক্ষার দিয়ে পরিষ্কার করে, চৌম্বকীয় পৃথকীকরণ, চালন বা জলীয় নির্বাচনের মাধ্যমে বিভিন্ন আকারের কণাযুক্ত পণ্য তৈরি করা হয়।
বায়ুমণ্ডলীয় চাপে সিন্টার করা সিলিকন কার্বাইডের উপাদানগত বৈশিষ্ট্য:
সিলিকন কার্বাইডের ভালো রাসায়নিক স্থিতিশীলতা, তাপ পরিবাহিতা, তাপীয় প্রসারণ সহগ এবং ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, তাই ঘর্ষণকারী হিসেবে ব্যবহার ছাড়াও এর অনেক ব্যবহার আছে: উদাহরণস্বরূপ, একটি বিশেষ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে টারবাইন ইম্পেলার বা সিলিন্ডার ব্লকের ভেতরের দেয়ালে সিলিকন কার্বাইড পাউডারের প্রলেপ দেওয়া হয়, যা ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়াতে এবং এর আয়ু ১ থেকে ২ গুণ পর্যন্ত বাড়িয়ে দিতে পারে। তাপ-প্রতিরোধী, ছোট আকার, হালকা ওজন এবং উচ্চ শক্তির উচ্চ-মানের রিফ্র্যাক্টরি উপাদান দিয়ে তৈরি, যার শক্তি দক্ষতা খুব ভালো। নিম্ন-মানের সিলিকন কার্বাইড (যার মধ্যে প্রায় ৮৫% SiC থাকে) ইস্পাত তৈরির গতি বাড়ানোর জন্য একটি চমৎকার ডিঅক্সিডাইজার এবং ইস্পাতের গুণমান উন্নত করার জন্য এর রাসায়নিক গঠন সহজেই নিয়ন্ত্রণ করা যায়। এছাড়াও, বায়ুমণ্ডলীয় চাপে সিন্টার করা সিলিকন কার্বাইড বৈদ্যুতিক যন্ত্রাংশের সিলিকন কার্বন রড তৈরিতেও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
সিলিকন কার্বাইড খুব শক্ত। এর মোর্স কাঠিন্য 9.5, যা বিশ্বের সবচেয়ে কঠিন হীরার (10) পরেই দ্বিতীয়, এটি চমৎকার তাপ পরিবাহিতা সম্পন্ন একটি অর্ধপরিবাহী এবং উচ্চ তাপমাত্রায় জারণ প্রতিরোধ করতে পারে। সিলিকন কার্বাইডের অন্তত 70 ধরনের স্ফটিক রয়েছে। প্লুটোনিয়াম-সিলিকন কার্বাইড একটি সাধারণ আইসোমার যা 2000° সেলসিয়াসের উপরের তাপমাত্রায় গঠিত হয় এবং এর একটি ষটভুজাকার স্ফটিক কাঠামো রয়েছে (উর্টজাইটের মতো)। বায়ুমণ্ডলীয় চাপে সিন্টার করা সিলিকন কার্বাইড।
সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে সিলিকন কার্বাইডের প্রয়োগ
সিলিকন কার্বাইড সেমিকন্ডাক্টর শিল্প শৃঙ্খলে প্রধানত অন্তর্ভুক্ত রয়েছে সিলিকন কার্বাইড উচ্চ-বিশুদ্ধ পাউডার, একক স্ফটিক সাবস্ট্রেট, এপিট্যাক্সিয়াল শিট, পাওয়ার কম্পোনেন্ট, মডিউল প্যাকেজিং এবং টার্মিনাল অ্যাপ্লিকেশন।
১. একক স্ফটিক সাবস্ট্রেট হলো একটি সেমিকন্ডাক্টর সহায়ক উপাদান, পরিবাহী উপাদান এবং এপিটেক্সিয়াল বৃদ্ধির সাবস্ট্রেট। বর্তমানে, SiC একক স্ফটিকের বৃদ্ধির পদ্ধতিগুলোর মধ্যে রয়েছে ফিজিক্যাল ভেপার ট্রান্সফার পদ্ধতি (PVT পদ্ধতি), লিকুইড ফেজ পদ্ধতি (LPE পদ্ধতি), এবং উচ্চ তাপমাত্রা রাসায়নিক ভেপার ডিপোজিশন পদ্ধতি (HTCVD পদ্ধতি)। বায়ুমণ্ডলীয় চাপে সিন্টার করা সিলিকন কার্বাইড।
২. এপিট্যাক্সিয়াল শিট হলো সিলিকন কার্বাইড এপিট্যাক্সিয়াল শিট, যা সাবস্ট্রেট ক্রিস্টালের সাথে একই দিকে অবস্থিত একটি একক ক্রিস্টাল ফিল্ম (এপিট্যাক্সিয়াল লেয়ার)। সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটের জন্য নির্দিষ্ট কিছু প্রয়োজনীয়তা রয়েছে। বাস্তব প্রয়োগে, ওয়াইড ব্যান্ড গ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলো প্রায় সবই এপিট্যাক্সিয়াল লেয়ারে তৈরি করা হয় এবং সিলিকন চিপটি শুধুমাত্র সাবস্ট্রেট হিসেবে ব্যবহৃত হয়, যার মধ্যে GaN এপিট্যাক্সিয়াল লেয়ারের সাবস্ট্রেটও অন্তর্ভুক্ত।
৩. উচ্চ-বিশুদ্ধ সিলিকন কার্বাইড পাউডার হলো পিভিটি (PVT) পদ্ধতিতে সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিকের বৃদ্ধির জন্য ব্যবহৃত কাঁচামাল, এবং এই পণ্যের বিশুদ্ধতা সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিকের বৃদ্ধির গুণমান এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যকে সরাসরি প্রভাবিত করে।
৪. পাওয়ার ডিভাইসটি হলো সিলিকন কার্বাইড উপাদান দিয়ে তৈরি একটি ওয়াইড-ব্যান্ড পাওয়ার ডিভাইস, যার উচ্চ তাপমাত্রা, উচ্চ কম্পাঙ্ক এবং উচ্চ দক্ষতার বৈশিষ্ট্য রয়েছে। ডিভাইসটির কার্যপ্রণালী অনুসারে, SiC পাওয়ার সাপ্লাই ডিভাইসে প্রধানত একটি পাওয়ার ডায়োড এবং একটি পাওয়ার সুইচ টিউব অন্তর্ভুক্ত থাকে।
৫. টার্মিনাল: তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, সিলিকন কার্বাইড সেমিকন্ডাক্টরগুলির একটি সুবিধা হলো এগুলি গ্যালিয়াম নাইট্রাইড সেমিকন্ডাক্টরের পরিপূরক। SiC ডিভাইসের উচ্চ রূপান্তর দক্ষতা, কম তাপীয় বৈশিষ্ট্য, হালকা ওজন এবং অন্যান্য সুবিধার কারণে ডাউনস্ট্রিম শিল্পের চাহিদা ক্রমাগত বাড়ছে এবং SiO2 ডিভাইসগুলিকে প্রতিস্থাপন করার একটি প্রবণতা দেখা যাচ্ছে।
পোস্ট করার সময়: জুন-১৬-২০২৩