Cynrychiolir y genhedlaeth gyntaf o ddeunyddiau lled-ddargludyddion gan silicon traddodiadol (Si) a germaniwm (Ge), sef y sail ar gyfer gweithgynhyrchu cylchedau integredig. Fe'u defnyddir yn helaeth mewn transistorau a synwyryddion foltedd isel, amledd isel, a phŵer isel. Mae mwy na 90% o gynhyrchion lled-ddargludyddion wedi'u gwneud o ddeunyddiau sy'n seiliedig ar silicon;
Cynrychiolir deunyddiau lled-ddargludyddion yr ail genhedlaeth gan gallium arsenid (GaAs), indium ffosffid (InP) a gallium ffosffid (GaP). O'u cymharu â dyfeisiau sy'n seiliedig ar silicon, mae ganddynt briodweddau optoelectronig amledd uchel a chyflymder uchel ac fe'u defnyddir yn helaeth ym meysydd optoelectroneg a microelectroneg.
Cynrychiolir y drydedd genhedlaeth o ddeunyddiau lled-ddargludyddion gan ddeunyddiau sy'n dod i'r amlwg fel silicon carbide (SiC), gallium nitrid (GaN), sinc ocsid (ZnO), diemwnt (C), ac alwminiwm nitrid (AlN).
Silicon carbidyn ddeunydd sylfaenol pwysig ar gyfer datblygu diwydiant lled-ddargludyddion y drydedd genhedlaeth. Gall dyfeisiau pŵer silicon carbid fodloni gofynion effeithlonrwydd uchel, miniatureiddio a phwysau ysgafn systemau electronig pŵer yn effeithiol gyda'u gwrthiant foltedd uchel rhagorol, gwrthiant tymheredd uchel, colled isel a phriodweddau eraill.
Oherwydd ei briodweddau ffisegol uwchraddol: bwlch band uchel (sy'n cyfateb i faes trydan chwalfa uchel a dwysedd pŵer uchel), dargludedd trydanol uchel, a dargludedd thermol uchel, disgwylir iddo ddod yn ddeunydd sylfaenol a ddefnyddir fwyaf eang ar gyfer gwneud sglodion lled-ddargludyddion yn y dyfodol. Yn enwedig ym meysydd cerbydau ynni newydd, cynhyrchu pŵer ffotofoltäig, trafnidiaeth rheilffordd, gridiau clyfar a meysydd eraill, mae ganddo fanteision amlwg.
Mae'r broses gynhyrchu SiC wedi'i rhannu'n dair prif gam: twf grisial sengl SiC, twf haen epitacsial a gweithgynhyrchu dyfeisiau, sy'n cyfateb i'r pedwar prif gyswllt yn y gadwyn ddiwydiannol:swbstrad, epitacsi, dyfeisiau a modiwlau.
Mae'r dull prif ffrwd o weithgynhyrchu swbstradau yn defnyddio'r dull dyrnu anwedd ffisegol yn gyntaf i dyrnu'r powdr mewn amgylchedd gwactod tymheredd uchel, a thyfu crisialau silicon carbid ar wyneb y grisial hadau trwy reoli maes tymheredd. Gan ddefnyddio wafer silicon carbid fel swbstrad, defnyddir dyddodiad anwedd cemegol i ddyddodi haen o grisial sengl ar y wafer i ffurfio wafer epitacsial. Yn eu plith, gellir gwneud tyfu haen epitacsial silicon carbid ar swbstrad silicon carbid dargludol yn ddyfeisiau pŵer, a ddefnyddir yn bennaf mewn cerbydau trydan, ffotofoltäig a meysydd eraill; tyfu haen epitacsial gallium nitrid ar lled-inswleiddioswbstrad silicon carbidgellir eu gwneud ymhellach yn ddyfeisiau amledd radio, a ddefnyddir mewn cyfathrebu 5G a meysydd eraill.
Am y tro, swbstradau silicon carbid sydd â'r rhwystrau technegol uchaf yng nghadwyn y diwydiant silicon carbid, a swbstradau silicon carbid yw'r anoddaf i'w cynhyrchu.
Nid yw tagfeydd cynhyrchu SiC wedi'u datrys yn llwyr, ac mae ansawdd pileri crisial y deunydd crai yn ansefydlog ac mae problem cynnyrch, sy'n arwain at gost uchel dyfeisiau SiC. Dim ond 3 diwrnod ar gyfartaledd y mae'n ei gymryd i ddeunydd silicon dyfu'n wialen grisial, ond mae'n cymryd wythnos i wialen grisial silicon carbid. Gall gwialen grisial silicon gyffredinol dyfu 200cm o hyd, ond dim ond 2cm o hyd y gall gwialen grisial silicon carbid dyfu. Ar ben hynny, mae SiC ei hun yn ddeunydd caled a brau, ac mae wafferi a wneir ohono yn dueddol o sglodion ymyl wrth ddefnyddio torri wafferi mecanyddol traddodiadol, sy'n effeithio ar gynnyrch a dibynadwyedd y cynnyrch. Mae swbstradau SiC yn wahanol iawn i ingotau silicon traddodiadol, ac mae angen datblygu popeth o offer, prosesau, prosesu i dorri i drin silicon carbid.
Mae cadwyn y diwydiant silicon carbid wedi'i rhannu'n bennaf yn bedwar prif gyswllt: swbstrad, epitacsi, dyfeisiau a chymwysiadau. Deunyddiau swbstrad yw sylfaen y gadwyn ddiwydiannol, deunyddiau epitacsi yw'r allwedd i weithgynhyrchu dyfeisiau, dyfeisiau yw craidd y gadwyn ddiwydiannol, a chymwysiadau yw'r grym gyrru ar gyfer datblygiad diwydiannol. Mae'r diwydiant i fyny'r afon yn defnyddio deunyddiau crai i wneud deunyddiau swbstrad trwy ddulliau dyrchafu anwedd corfforol a dulliau eraill, ac yna'n defnyddio dulliau dyddodiad anwedd cemegol a dulliau eraill i dyfu deunyddiau epitacsi. Mae'r diwydiant canol-ffrwd yn defnyddio deunyddiau i fyny'r afon i wneud dyfeisiau amledd radio, dyfeisiau pŵer a dyfeisiau eraill, a ddefnyddir yn y pen draw mewn cyfathrebu 5G i lawr yr afon, cerbydau trydan, trafnidiaeth rheilffordd, ac ati. Yn eu plith, mae swbstrad ac epitacsi yn cyfrif am 60% o gost y gadwyn ddiwydiannol ac yn brif werth y gadwyn ddiwydiannol.
Swbstrad SiC: Fel arfer, cynhyrchir crisialau SiC gan ddefnyddio dull Lely. Mae cynhyrchion prif ffrwd rhyngwladol yn newid o 4 modfedd i 6 modfedd, ac mae cynhyrchion swbstrad dargludol 8 modfedd wedi'u datblygu. Mae swbstradau domestig yn bennaf yn 4 modfedd. Gan y gellir uwchraddio a thrawsnewid y llinellau cynhyrchu wafer silicon 6 modfedd presennol i gynhyrchu dyfeisiau SiC, bydd cyfran uchel o'r farchnad ar gyfer swbstradau SiC 6 modfedd yn cael ei chynnal am amser hir.
Mae'r broses swbstrad silicon carbid yn gymhleth ac yn anodd ei chynhyrchu. Mae swbstrad silicon carbid yn ddeunydd grisial sengl lled-ddargludydd cyfansawdd sy'n cynnwys dau elfen: carbon a silicon. Ar hyn o bryd, mae'r diwydiant yn bennaf yn defnyddio powdr carbon purdeb uchel a phowdr silicon purdeb uchel fel deunyddiau crai i syntheseiddio powdr silicon carbid. O dan faes tymheredd arbennig, defnyddir y dull trosglwyddo anwedd corfforol aeddfed (dull PVT) i dyfu silicon carbid o wahanol feintiau mewn ffwrnais twf crisial. Yn olaf, caiff yr ingot crisial ei brosesu, ei dorri, ei falu, ei sgleinio, ei lanhau a phrosesau lluosog eraill i gynhyrchu swbstrad silicon carbid.
Amser postio: Mai-22-2024