তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর পৃষ্ঠ - SiC (সিলিকন কার্বাইড) ডিভাইস এবং তাদের প্রয়োগ

এক নতুন ধরনের সেমিকন্ডাক্টর উপাদান হিসেবে, SiC তার চমৎকার ভৌত ও রাসায়নিক এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের কারণে স্বল্প-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অপটোইলেকট্রনিক ডিভাইস, উচ্চ-তাপমাত্রার ডিভাইস, বিকিরণ-প্রতিরোধী ডিভাইস এবং উচ্চ-ক্ষমতার ইলেকট্রনিক ডিভাইস তৈরির জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সেমিকন্ডাক্টর উপাদানে পরিণত হয়েছে। বিশেষ করে চরম ও প্রতিকূল পরিস্থিতিতে প্রয়োগ করা হলে, SiC ডিভাইসের বৈশিষ্ট্যগুলো Si ডিভাইস এবং GaAs ডিভাইসের বৈশিষ্ট্যকে অনেকাংশে ছাড়িয়ে যায়। তাই, SiC ডিভাইস এবং বিভিন্ন ধরনের সেন্সর ক্রমশ অন্যতম প্রধান ডিভাইসে পরিণত হচ্ছে এবং আরও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করছে।

১৯৮০-এর দশক থেকে SiC ডিভাইস এবং সার্কিটের দ্রুত বিকাশ ঘটেছে, বিশেষ করে ১৯৮৯ সাল থেকে যখন প্রথম SiC সাবস্ট্রেট ওয়েফার বাজারে আসে। লাইট-এমিটিং ডায়োড, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি উচ্চ-ক্ষমতা এবং উচ্চ-ভোল্টেজ ডিভাইসের মতো কিছু ক্ষেত্রে SiC ডিভাইস বাণিজ্যিকভাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে। এর বিকাশ দ্রুত। প্রায় ১০ বছরের উন্নয়নের পর, SiC ডিভাইস প্রক্রিয়া বাণিজ্যিক ডিভাইস তৈরি করতে সক্ষম হয়েছে। Cree-এর মতো বেশ কিছু কোম্পানি SiC ডিভাইসের বাণিজ্যিক পণ্য সরবরাহ করা শুরু করেছে। দেশীয় গবেষণা প্রতিষ্ঠান এবং বিশ্ববিদ্যালয়গুলোও SiC উপাদানের বৃদ্ধি এবং ডিভাইস উৎপাদন প্রযুক্তিতে সন্তোষজনক সাফল্য অর্জন করেছে। যদিও SiC উপাদানের ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য অত্যন্ত উন্নত এবং SiC ডিভাইস প্রযুক্তিও পরিপক্ক, কিন্তু SiC ডিভাইস এবং সার্কিটের কার্যক্ষমতা উন্নত নয়। SiC উপাদান এবং ডিভাইস প্রক্রিয়ার ক্রমাগত উন্নতির পাশাপাশি, S5C ডিভাইসের গঠন অপ্টিমাইজ করে বা নতুন ডিভাইসের গঠন প্রস্তাব করে কীভাবে SiC উপাদানের সর্বোচ্চ ব্যবহার করা যায়, সেদিকে আরও বেশি মনোযোগ দেওয়া উচিত।

বর্তমানে, SiC ডিভাইসের গবেষণা প্রধানত বিচ্ছিন্ন ডিভাইসগুলোর উপরই কেন্দ্রীভূত। প্রতিটি ধরণের ডিভাইস কাঠামোর জন্য, প্রাথমিক গবেষণাটি হলো ডিভাইসের কাঠামোকে অপ্টিমাইজ না করেই সংশ্লিষ্ট Si বা GaAs ডিভাইসের কাঠামোকে সরাসরি SiC-তে প্রতিস্থাপন করা। যেহেতু SiC-এর অভ্যন্তরীণ অক্সাইড স্তরটি Si-এর মতোই, অর্থাৎ SiO2, এর মানে হলো বেশিরভাগ Si ডিভাইস, বিশেষ করে m-pa ডিভাইসগুলো, SiC-এর উপর তৈরি করা যেতে পারে। যদিও এটি কেবল একটি সাধারণ প্রতিস্থাপন, এর মাধ্যমে প্রাপ্ত কিছু ডিভাইস সন্তোষজনক ফলাফল অর্জন করেছে এবং কিছু ডিভাইস ইতোমধ্যে কারখানার বাজারে প্রবেশ করেছে।

SiC অপটোইলেকট্রনিক ডিভাইস, বিশেষ করে নীল আলো নির্গমনকারী ডায়োড (ব্লু-রে এলইডি), ১৯৯০-এর দশকের শুরুতে বাজারে আসে এবং এগুলোই প্রথম ব্যাপকভাবে উৎপাদিত SiC ডিভাইস। উচ্চ ভোল্টেজের SiC স্কটকি ডায়োড, SiC আরএফ পাওয়ার ট্রানজিস্টর, SiC MOSFET এবং mesFET-ও বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ। অবশ্যই, এই সমস্ত SiC পণ্যের কার্যক্ষমতা SiC উপাদানের সেরা বৈশিষ্ট্যগুলোকে কাজে লাগানোর থেকে অনেক দূরে, এবং SiC ডিভাইসের আরও শক্তিশালী কার্যকারিতা ও কর্মক্ষমতা নিয়ে এখনও গবেষণা ও উন্নয়ন প্রয়োজন। এই ধরনের সাধারণ প্রতিস্থাপন প্রায়শই SiC উপাদানের সুবিধাগুলোকে পুরোপুরি কাজে লাগাতে পারে না। এমনকি SiC ডিভাইসের কিছু সুবিধার ক্ষেত্রেও, প্রাথমিকভাবে উৎপাদিত কিছু SiC ডিভাইস সংশ্লিষ্ট Si বা CaAs ডিভাইসের কর্মক্ষমতার সাথে পাল্লা দিতে পারে না।

SiC উপাদানের বৈশিষ্ট্যগুলোর সুবিধাকে SiC ডিভাইসের সুবিধায় আরও ভালোভাবে রূপান্তরিত করার লক্ষ্যে, আমরা বর্তমানে ডিভাইস উৎপাদন প্রক্রিয়া ও ডিভাইসের কাঠামোকে কীভাবে অপ্টিমাইজ করা যায় অথবা SiC ডিভাইসের কার্যকারিতা ও কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য নতুন কাঠামো ও নতুন প্রক্রিয়া উদ্ভাবন করা যায়, তা নিয়ে গবেষণা করছি।