Pooljuhtseadis on tänapäevaste tööstusmasinate tuum, mida kasutatakse laialdaselt arvutites, tarbeelektroonikas, võrgukommunikatsioonis, autoelektroonikas ja muudes südamiku valdkondades. Pooljuhtide tööstus koosneb peamiselt neljast põhikomponendist: integraallülitused, optoelektroonilised seadmed, diskreetsed seadmed ja andurid, mis moodustavad üle 80% integraallülitustest, seega sageli pooljuhtide ja integraallülituste ekvivalendid.
Integraallülitused jagunevad tootekategooria järgi peamiselt neljaks: mikroprotsessorid, mälud, loogikaseadmed ja simulaatori osad. Pooljuhtseadmete rakendusvaldkonna pideva laienemisega nõuavad aga paljud erijuhtumid, et pooljuhid taluksid kõrgeid temperatuure, tugevat kiirgust, suurt võimsust ja muid keskkondi ning ei kahjustaks. Esimese ja teise põlvkonna pooljuhtmaterjalid on võimetud, seega tekkisid kolmanda põlvkonna pooljuhtmaterjalid.
Praegu esindavad lairiba pooljuhtmaterjalidränikarbiidTurul domineerivad suuremate eelistega materjalid (SiC), galliumnitriid (GaN), tsinkoksiid (ZnO), teemant ja alumiiniumnitriid (AlN), mida ühiselt nimetatakse kolmanda põlvkonna pooljuhtmaterjalideks. Kolmanda põlvkonna pooljuhtmaterjalidel on laiem keelutsooni laius, suurem läbilöögielektriväli, soojusjuhtivus, elektroonilise küllastuse kiirus ja suurem kiirguskindlus. Need sobivad paremini kõrge temperatuuri, kõrgsageduse, kiirguskindluse ja suure võimsusega seadmete valmistamiseks. Neid tuntakse tavaliselt laia keelutsooni pooljuhtmaterjalina (keelatud keelutsooni laius on suurem kui 2,2 eV), mida nimetatakse ka kõrge temperatuuriga pooljuhtmaterjalideks. Praeguste kolmanda põlvkonna pooljuhtmaterjalide ja -seadmete uuringute kohaselt on ränikarbiidi ja galliumnitriidi pooljuhtmaterjalid küpsemad.ränikarbiidi tehnoloogiaon kõige küpsem, samas kui tsinkoksiidi, teemandi, alumiiniumnitriidi ja muude materjalide uuringud on alles algstaadiumis.
Materjalid ja nende omadused:
RänikarbiidMaterjali kasutatakse laialdaselt keraamilistes kuullaagrites, ventiilides, pooljuhtmaterjalides, güroskoopides, mõõtevahendites, lennunduses ja muudes valdkondades ning sellest on saanud asendamatu materjal paljudes tööstusvaldkondades.
SiC on loodusliku supervõre ja tüüpiline homogeenne polütüüp. Praegu teadaolevalt on üle 200 homotüüpse polütüüpilise perekonna, mis on tingitud Si ja C kaheaatomiliste kihtide erinevast pakkimisjärjestusest, mis omakorda põhjustab erinevaid kristallstruktuure. Seetõttu sobib SiC väga hästi uue põlvkonna valgusdioodide (LED) alusmaterjalide ja suure võimsusega elektroonikamaterjalide jaoks.
| iseloomulik | |
| füüsiline vara | Kõrge kõvadus (3000 kg/mm), saab lõigata rubiini |
| Kõrge kulumiskindlus, teisel kohal ainult teemandi järel | |
| Soojusjuhtivus on 3 korda suurem kui Si-l ja 8–10 korda suurem kui GaAs-il. | |
| SiC termiline stabiilsus on kõrge ja atmosfäärirõhul on seda võimatu sulatada. | |
| Hea soojuseraldusvõime on suure võimsusega seadmete puhul väga oluline | |
|
keemiline omadus | Väga tugev korrosioonikindlus, vastupidav peaaegu igale teadaolevale söövitavale ainele toatemperatuuril |
| SiC pind oksüdeerub kergesti, moodustades õhukese SiO2 kihi, mis takistab selle edasist oksüdeerumist. Üle 1700 ℃ sulab ja oksüdeerub oksiidkile kiiresti | |
| 4H-SIC ja 6H-SIC keelutsoon on umbes 3 korda suurem kui Si-l ja 2 korda suurem kui GaAs-il: Läbilöögi elektrivälja intensiivsus on suurusjärgu võrra suurem kui Si-l ja elektronide triivikiirus on küllastunud Kaks ja pool korda suurem kui Si. 4H-SIC keelutsoon on laiem kui 6H-SIC-l. |
Postituse aeg: 01.08.2022