Ως νέος τύπος ημιαγωγικού υλικού, το SiC έχει γίνει το σημαντικότερο ημιαγωγικό υλικό για την κατασκευή οπτοηλεκτρονικών συσκευών μικρού μήκους κύματος, συσκευών υψηλής θερμοκρασίας, συσκευών αντοχής στην ακτινοβολία και ηλεκτρονικών συσκευών υψηλής/υψηλής ισχύος λόγω των εξαιρετικών φυσικών και χημικών ιδιοτήτων και ηλεκτρικών ιδιοτήτων του. Ειδικά όταν εφαρμόζεται υπό ακραίες και σκληρές συνθήκες, τα χαρακτηριστικά των συσκευών SiC υπερβαίνουν κατά πολύ αυτά των συσκευών Si και των συσκευών GaAs. Επομένως, οι συσκευές SiC και τα διάφορα είδη αισθητήρων έχουν σταδιακά γίνει μία από τις βασικές συσκευές, παίζοντας ολοένα και πιο σημαντικό ρόλο.
Οι συσκευές και τα κυκλώματα SiC έχουν αναπτυχθεί ραγδαία από τη δεκαετία του 1980, ειδικά από το 1989, όταν εισήλθε στην αγορά η πρώτη πλακέτα υποστρώματος SiC. Σε ορισμένους τομείς, όπως οι δίοδοι εκπομπής φωτός, οι συσκευές υψηλής συχνότητας, υψηλής ισχύος και υψηλής τάσης, οι συσκευές SiC έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως εμπορικά. Η ανάπτυξη είναι ραγδαία. Μετά από σχεδόν 10 χρόνια ανάπτυξης, η διαδικασία συσκευών SiC έχει καταφέρει να κατασκευάσει εμπορικές συσκευές. Ορισμένες εταιρείες που εκπροσωπούνται από την Cree έχουν αρχίσει να προσφέρουν εμπορικά προϊόντα συσκευών SiC. Εγχώρια ερευνητικά ιδρύματα και πανεπιστήμια έχουν επίσης σημειώσει ικανοποιητικά επιτεύγματα στην ανάπτυξη υλικών SiC και στην τεχνολογία κατασκευής συσκευών. Παρόλο που το υλικό SiC έχει πολύ ανώτερες φυσικές και χημικές ιδιότητες και η τεχνολογία συσκευών SiC είναι επίσης ώριμη, η απόδοση των συσκευών και κυκλωμάτων SiC δεν είναι ανώτερη. Εκτός από το υλικό SiC και η διαδικασία συσκευών πρέπει να βελτιώνονται συνεχώς. Θα πρέπει να καταβληθούν περισσότερες προσπάθειες για την αξιοποίηση των υλικών SiC βελτιστοποιώντας τη δομή της συσκευής S5C ή προτείνοντας νέα δομή συσκευής.
Προς το παρόν, η έρευνα για τις συσκευές SiC επικεντρώνεται κυρίως σε διακριτές συσκευές. Για κάθε τύπο δομής συσκευής, η αρχική έρευνα είναι απλώς η μεταμόσχευση της αντίστοιχης δομής συσκευής Si ή GaAs σε SiC χωρίς βελτιστοποίηση της δομής της συσκευής. Δεδομένου ότι το εγγενές στρώμα οξειδίου του SiC είναι το ίδιο με το Si, το οποίο είναι SiO2, αυτό σημαίνει ότι οι περισσότερες συσκευές Si, ειδικά οι συσκευές m-pa, μπορούν να κατασκευαστούν σε SiC. Αν και πρόκειται μόνο για μια απλή μεταμόσχευση, ορισμένες από τις συσκευές που λαμβάνονται έχουν επιτύχει ικανοποιητικά αποτελέσματα και ορισμένες από τις συσκευές έχουν ήδη εισέλθει στην αγορά εργοστασίων.
Οι οπτοηλεκτρονικές συσκευές SiC, ειδικά οι δίοδοι εκπομπής μπλε φωτός (BLU-ray LED), εισήλθαν στην αγορά στις αρχές της δεκαετίας του 1990 και είναι οι πρώτες μαζικής παραγωγής συσκευές SiC. Δίοδοι Schottky SiC υψηλής τάσης, τρανζίστορ ισχύος RF SiC, MOSFET και mesFET SiC είναι επίσης εμπορικά διαθέσιμα. Φυσικά, η απόδοση όλων αυτών των προϊόντων SiC απέχει πολύ από το να παίζει τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά των υλικών SiC, και η ισχυρότερη λειτουργία και απόδοση των συσκευών SiC χρειάζεται ακόμη να ερευνηθεί και να αναπτυχθεί. Τέτοιες απλές μεταμοσχεύσεις συχνά δεν μπορούν να αξιοποιήσουν πλήρως τα πλεονεκτήματα των υλικών SiC. Ακόμη και στον τομέα ορισμένων πλεονεκτημάτων των συσκευών SiC, ορισμένες από τις συσκευές SiC που κατασκευάστηκαν αρχικά δεν μπορούν να φτάσουν την απόδοση των αντίστοιχων συσκευών Si ή CaAs.
Προκειμένου να μετατρέψουμε καλύτερα τα πλεονεκτήματα των χαρακτηριστικών του υλικού SiC σε πλεονεκτήματα των συσκευών SiC, μελετάμε αυτήν τη στιγμή πώς να βελτιστοποιήσουμε τη διαδικασία κατασκευής και τη δομή της συσκευής ή να αναπτύξουμε νέες δομές και νέες διαδικασίες για τη βελτίωση της λειτουργίας και της απόδοσης των συσκευών SiC.
Ώρα δημοσίευσης: 23 Αυγούστου 2022