Երրորդ սերնդի կիսահաղորդչային մակերեսային -SiC (սիլիցիումի կարբիդ) սարքեր և դրանց կիրառությունները

Որպես կիսահաղորդչային նյութի նոր տեսակ, SiC-ն դարձել է կարճալիք օպտոէլեկտրոնային սարքերի, բարձր ջերմաստիճանային սարքերի, ճառագայթային դիմադրության սարքերի և բարձր հզորության/բարձր հզորության էլեկտրոնային սարքերի արտադրության համար ամենակարևոր կիսահաղորդչային նյութը՝ իր գերազանց ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների և էլեկտրական հատկությունների շնորհիվ: Հատկապես ծայրահեղ և կոշտ պայմաններում կիրառման դեպքում, SiC սարքերի բնութագրերը զգալիորեն գերազանցում են Si և GaAs սարքերին: Հետևաբար, SiC սարքերը և տարբեր տեսակի սենսորները աստիճանաբար դարձել են հիմնական սարքերից մեկը՝ խաղալով ավելի ու ավելի կարևոր դեր:

SiC սարքերն ու սխեմաները արագ զարգացել են 1980-ական թվականներից ի վեր, հատկապես 1989 թվականից ի վեր, երբ շուկա մտավ առաջին SiC հիմքային թիթեղը: Որոշ ոլորտներում, ինչպիսիք են լուսադիոդները, բարձր հաճախականության բարձր հզորության և բարձր լարման սարքերը, SiC սարքերը լայնորեն օգտագործվել են առևտրային առումով: Զարգացումը արագ է: Գրեթե 10 տարվա մշակումից հետո SiC սարքերի գործընթացը հնարավորություն է տվել արտադրել առևտրային սարքեր: Cree-ի կողմից ներկայացված մի շարք ընկերություններ սկսել են առաջարկել SiC սարքերի առևտրային արտադրանք: Տեղական հետազոտական ​​ինստիտուտներն ու համալսարանները նույնպես գոհացուցիչ նվաճումներ են գրանցել SiC նյութերի աճի և սարքերի արտադրության տեխնոլոգիայի ոլորտում: Չնայած SiC նյութն ունի շատ գերազանց ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ, և SiC սարքերի տեխնոլոգիան նույնպես հասուն է, SiC սարքերի և սխեմաների աշխատանքը գերազանց չէ: Բացի SiC նյութից և սարքի գործընթացից, անհրաժեշտ է անընդհատ կատարելագործել: Ավելի շատ ջանքեր պետք է գործադրվեն SiC նյութերից օգտվելու համար՝ S5C սարքի կառուցվածքը օպտիմալացնելով կամ նոր սարքի կառուցվածք առաջարկելով:

Ներկայումս SiC սարքերի հետազոտությունները հիմնականում կենտրոնանում են դիսկրետ սարքերի վրա: Սարքի յուրաքանչյուր տեսակի կառուցվածքի համար նախնական հետազոտությունը կայանում է համապատասխան Si կամ GaAs սարքի կառուցվածքի պարզապես SiC-ի մեջ փոխպատվաստման մեջ՝ առանց սարքի կառուցվածքը օպտիմալացնելու: Քանի որ SiC-ի ներքին օքսիդային շերտը նույնն է, ինչ Si-ինը, որը SiO2 է, դա նշանակում է, որ Si սարքերի մեծ մասը, մասնավորապես m-pa սարքերը, կարող են արտադրվել SiC-ի վրա: Չնայած դա միայն պարզ փոխպատվաստում է, ստացված սարքերից մի քանիսը հասել են բավարար արդյունքների, և որոշները արդեն մտել են գործարանային շուկա:

SiC օպտոէլեկտրոնային սարքերը, մասնավորապես կապույտ լույս արձակող դիոդները (BLU-ray LED-ներ), շուկա են մտել 1990-ականների սկզբին և առաջին զանգվածային արտադրության SiC սարքերն են։ Բարձր լարման SiC Շոտկի դիոդները, SiC RF հզորության տրանզիստորները, SiC MOSFET-ները և mesFET-ները նույնպես առևտրային առումով հասանելի են։ Իհարկե, այս բոլոր SiC արտադրանքի արտադրողականությունը շատ հեռու է SiC նյութերի գերբնութագրերից, և SiC սարքերի ավելի ուժեղ գործառույթն ու արտադրողականությունը դեռևս ուսումնասիրության և զարգացման կարիք ունեն։ Նման պարզ փոխպատվաստումները հաճախ չեն կարող լիովին օգտագործել SiC նյութերի առավելությունները։ Նույնիսկ SiC սարքերի որոշ առավելությունների ոլորտում։ Սկզբնապես արտադրված որոշ SiC սարքեր չեն կարող համեմատվել համապատասխան Si կամ CaAs սարքերի արտադրողականության հետ։

SiC նյութի բնութագրերի առավելությունները SiC սարքերի առավելությունների ավելի լավ վերածելու համար մենք ներկայումս ուսումնասիրում ենք, թե ինչպես օպտիմալացնել սարքերի արտադրության գործընթացը և կառուցվածքը կամ մշակել նոր կառուցվածքներ և գործընթացներ՝ SiC սարքերի գործառույթն ու կատարողականությունը բարելավելու համար։