Hálfleiðarar eru kjarninn í nútíma iðnaðarvélum og eru mikið notaðir í tölvum, neytendatækni, netsamskiptum, bílaiðnaði og öðrum sviðum. Hálfleiðaraiðnaðurinn samanstendur aðallega af fjórum grunnþáttum: samþættum hringrásum, ljósleiðaratækjum, stakum tækjum og skynjurum, sem nemur meira en 80% af samþættum hringrásum, og eru því oft jafngildir hálfleiðurum og samþættum hringrásum.
Samþætt hringrás er, samkvæmt vöruflokkum, aðallega skipt í fjóra flokka: örgjörva, minni, rökfræðitæki og hermir. Hins vegar, með sífelldri aukningu á notkunarsviði hálfleiðara, þurfa mörg sérstök tilefni að hálfleiðarar geti þolað notkun við háan hita, sterka geislun, mikla orku og önnur umhverfi án þess að skemma. Fyrsta og önnur kynslóð hálfleiðaraefna eru orkulaus, þannig að þriðja kynslóð hálfleiðaraefna varð til.
Sem stendur eru hálfleiðaraefnin með breitt bandbil táknuð meðkísillkarbíð(SiC), gallíumnítríð (GaN), sinkoxíð (ZnO), demantur og álnítríð (AlN) eru ríkjandi markaðir með meiri yfirburði og eru sameiginlega kölluð þriðju kynslóðar hálfleiðaraefni. Þriðja kynslóðar hálfleiðaraefni hafa breiðari bandbilsbreidd, hærra bilunarrafsvið, varmaleiðni, rafeindamettunarhraða og meiri geislunarþol. Þau eru því hentugari til framleiðslu á háhita-, tíðni-, geislunar- og aflgjafatækjum. Þau eru almennt þekkt sem breitt bandbils hálfleiðaraefni (bandbreidd sem er ekki leyfileg er meiri en 2,2 eV), einnig kölluð háhita hálfleiðaraefni. Samkvæmt núverandi rannsóknum á þriðju kynslóðar hálfleiðaraefnum og tækjum eru kísilkarbíð og gallíumnítríð hálfleiðaraefni þroskaðri og...kísillkarbíð tæknier lengst á veg komin, en rannsóknir á sinkoxíði, demöntum, álnítríði og öðrum efnum eru enn á frumstigi.
Efni og eiginleikar þeirra:
KísilkarbíðEfnið er mikið notað í keramikkúlulegum, lokum, hálfleiðaraefnum, snúningshjólum, mælitækjum, geimferðum og öðrum sviðum og hefur orðið ómissandi efni á mörgum iðnaðarsviðum.
SiC er eins konar náttúrulegt ofurristarefni og dæmigerð einsleit fjölgerð. Það eru til yfir 200 (nú þekktar) einsleitar fjölgerðafjölskyldur vegna mismunandi pakkningaröðar milli Si og C tvíatómlaga, sem leiðir til mismunandi kristalbygginga. Þess vegna er SiC mjög hentugt fyrir nýja kynslóð undirlagsefna fyrir ljósdíóður (LED), rafeindaefni með miklum afli.
| einkennandi | |
| efnisleg eign | Mikil hörku (3000 kg/mm), getur skorið rúbín |
| Mikil slitþol, næst á eftir demanti | |
| Varmaleiðni er þrisvar sinnum hærri en Si og 8-10 sinnum hærri en GaAs. | |
| Hitastöðugleiki SiC er mikill og það er ómögulegt að bráðna við andrúmsloftsþrýsting | |
| Góð varmaleiðni er mjög mikilvæg fyrir öflug tæki. | |
|
efnafræðilegur eiginleiki | Mjög sterk tæringarþol, þolir nánast öll þekkt tærandi efni við stofuhita |
| Yfirborð SiC oxast auðveldlega og myndar þunnt lag af SiO sem getur komið í veg fyrir frekari oxun þess. Yfir 1700°C bráðnar oxíðfilman og oxast hratt | |
| Bandbilið á 4H-SIC og 6H-SIC er um það bil þrisvar sinnum stærra en á Si og tvöfalt stærra en á GaAs: Styrkur rafsviðsins við niðurbrot er um stærðargráðu hærri en Si og rekhraði rafeinda er mettaður Tvöfalt og hálft sinnum meira en Si. Bandbilið í 4H-SIC er stærra en í 6H-SIC. |
Birtingartími: 1. ágúst 2022