ნახევარგამტარი მოწყობილობა თანამედროვე სამრეწველო მანქანა-დანადგარების ბირთვია, რომელიც ფართოდ გამოიყენება კომპიუტერებში, სამომხმარებლო ელექტრონიკაში, ქსელურ კომუნიკაციებში, საავტომობილო ელექტრონიკაში და სხვა სფეროებში. ნახევარგამტარული ინდუსტრია ძირითადად ოთხი ძირითადი კომპონენტისგან შედგება: ინტეგრირებული სქემები, ოპტოელექტრონული მოწყობილობები, დისკრეტული მოწყობილობები და სენსორები, რომლებიც ინტეგრირებული სქემების 80%-ზე მეტს შეადგენს, ამიტომ ხშირად ნახევარგამტარი და ინტეგრირებული სქემები ექვივალენტურია.
ინტეგრირებული სქემები, პროდუქტის კატეგორიის მიხედვით, ძირითადად ოთხ კატეგორიად იყოფა: მიკროპროცესორი, მეხსიერება, ლოგიკური მოწყობილობები, სიმულატორის ნაწილები. თუმცა, ნახევარგამტარული მოწყობილობების გამოყენების სფეროს მუდმივი გაფართოებით, ბევრ განსაკუთრებულ შემთხვევაში ნახევარგამტარებს სჭირდებათ მაღალი ტემპერატურის, ძლიერი გამოსხივების, მაღალი სიმძლავრის და სხვა გარემოს გამოყენებისადმი გამძლეობა, დაზიანების თავიდან აცილება. ნახევარგამტარული მასალების პირველი და მეორე თაობა უძლურია, ამიტომ ნახევარგამტარული მასალების მესამე თაობა გაჩნდა.
ამჟამად, ფართო ზოლური უფსკრულის ნახევარგამტარული მასალები წარმოდგენილიასილიციუმის კარბიდი(SiC), გალიუმის ნიტრიდი (GaN), თუთიის ოქსიდი (ZnO), ბრილიანტი, ალუმინის ნიტრიდი (AlN) დომინანტურ პოზიციას იკავებენ ბაზარზე უფრო დიდი უპირატესობებით, რომლებსაც ერთობლივად მესამე თაობის ნახევარგამტარულ მასალებს უწოდებენ. ნახევარგამტარული მასალების მესამე თაობა უფრო ფართო ზოლური უფსკრულით, უფრო მაღალი ელექტრული ველის დაშლით, თბოგამტარობით, ელექტრონული გაჯერების სიჩქარით და გამოსხივებისადმი უფრო მაღალი წინააღმდეგობის უნარით უფრო შესაფერისია მაღალი ტემპერატურის, მაღალი სიხშირის, გამოსხივებისადმი მდგრადობის და მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობების დასამზადებლად, რომლებიც ჩვეულებრივ ცნობილია როგორც ფართო ზოლური უფსკრულის მქონე ნახევარგამტარული მასალები (აკრძალული ზოლის სიგანე 2.2 eV-ზე მეტია), ასევე ცნობილია, როგორც მაღალი ტემპერატურის ნახევარგამტარული მასალები. მესამე თაობის ნახევარგამტარული მასალებისა და მოწყობილობების მიმდინარე კვლევიდან გამომდინარე, სილიციუმის კარბიდის და გალიუმის ნიტრიდის ნახევარგამტარული მასალები უფრო მოწიფულია დასილიციუმის კარბიდის ტექნოლოგიაყველაზე მომწიფებულია, ხოლო თუთიის ოქსიდის, ბრილიანტის, ალუმინის ნიტრიდის და სხვა მასალების კვლევა ჯერ კიდევ საწყის ეტაპზეა.
მასალები და მათი თვისებები:
სილიციუმის კარბიდიმასალა ფართოდ გამოიყენება კერამიკული ბურთულიანი საკისრებში, სარქველებში, ნახევარგამტარულ მასალებში, გიროსკოპებში, საზომ ინსტრუმენტებში, აერონავტიკასა და სხვა სფეროებში და გახდა შეუცვლელი მასალა მრავალ სამრეწველო სფეროში.
SiC წარმოადგენს ბუნებრივი სუპერბადის სახეობას და ტიპურ ჰომოგენურ პოლიტიპს. არსებობს 200-ზე მეტი (ამჟამად ცნობილი) ჰომოტიპური პოლიტიპური ოჯახი, რაც განპირობებულია Si და C დიატომურ ფენებს შორის შეფუთვის თანმიმდევრობის განსხვავებით, რაც იწვევს სხვადასხვა კრისტალურ სტრუქტურებს. ამიტომ, SiC ძალიან შესაფერისია სინათლის გამოსხივების დიოდის (LED) სუბსტრატის მასალის ახალი თაობისთვის, მაღალი სიმძლავრის ელექტრონული მასალებისთვის.
| დამახასიათებელი | |
| ფიზიკური თვისება | მაღალი სიმტკიცე (3000 კგ/მმ), შეუძლია ლალის მოჭრა |
| მაღალი ცვეთისადმი მდგრადობა, მეორე ადგილზეა მხოლოდ ბრილიანტის შემდეგ | |
| თბოგამტარობა 3-ჯერ მეტია Si-სთან შედარებით და 8-10-ჯერ მეტია GaAs-თან შედარებით. | |
| SiC-ის თერმული სტაბილურობა მაღალია და ატმოსფერულ წნევაზე მისი დნობა შეუძლებელია. | |
| კარგი სითბოს გაფრქვევის შესრულება ძალიან მნიშვნელოვანია მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობებისთვის | |
|
ქიმიური თვისება | ძალიან ძლიერი კოროზიისადმი მდგრადობა, ოთახის ტემპერატურაზე თითქმის ნებისმიერი ცნობილი კოროზიული აგენტის მიმართ მდგრადია |
| SiC ზედაპირი ადვილად იჟანგება SiO-ს წარმოქმნით, თხელი ფენა ხელს უშლის მის შემდგომ დაჟანგვას. 1700℃-ზე ზემოთ ტემპერატურაზე ოქსიდის ფენა სწრაფად დნება და იჟანგება. | |
| 4H-SIC-ისა და 6H-SIC-ის ზოლური უფსკრული დაახლოებით 3-ჯერ აღემატება Si-ს და 2-ჯერ მეტს, ვიდრე GaAs-ს: ელექტრული ველის დაშლის ინტენსივობა Si-ზე რამდენჯერმე მაღალია, ხოლო ელექტრონების დრიფტის სიჩქარე გაჯერებულია. ორნახევარჯერ მეტი Si-ზე. 4H-SIC-ის ზოლური უფსკრული უფრო ფართოა, ვიდრე 6H-SIC-ის. |
გამოქვეყნების დრო: 2022 წლის 1 აგვისტო