მესამე თაობის ნახევარგამტარული ზედაპირული -SiC (სილიციუმის კარბიდი) მოწყობილობები და მათი გამოყენება

როგორც ნახევარგამტარული მასალის ახალი ტიპი, SiC გახდა უმნიშვნელოვანესი ნახევარგამტარული მასალა მოკლეტალღოვანი ოპტოელექტრონული მოწყობილობების, მაღალი ტემპერატურის მოწყობილობების, რადიაციული წინააღმდეგობის მოწყობილობების და მაღალი სიმძლავრის/მაღალი სიმძლავრის ელექტრონული მოწყობილობების წარმოებისთვის, მისი შესანიშნავი ფიზიკური და ქიმიური და ელექტრული თვისებების გამო. განსაკუთრებით ექსტრემალურ და მკაცრ პირობებში გამოყენებისას, SiC მოწყობილობების მახასიათებლები გაცილებით აღემატება Si და GaAs მოწყობილობების მახასიათებლებს. ამიტომ, SiC მოწყობილობები და სხვადასხვა სახის სენსორები თანდათან გახდა ერთ-ერთი მთავარი მოწყობილობა და სულ უფრო მნიშვნელოვან როლს ასრულებს.

SiC მოწყობილობები და სქემები სწრაფად განვითარდა 1980-იანი წლებიდან, განსაკუთრებით 1989 წლიდან, როდესაც ბაზარზე პირველი SiC სუბსტრატის ვაფლი გამოჩნდა. ზოგიერთ სფეროში, როგორიცაა სინათლის გამოსხივების დიოდები, მაღალი სიხშირის, მაღალი სიმძლავრის და მაღალი ძაბვის მოწყობილობები, SiC მოწყობილობები ფართოდ გამოიყენება კომერციულად. განვითარება სწრაფია. თითქმის 10 წლიანი განვითარების შემდეგ, SiC მოწყობილობის პროცესით შესაძლებელი გახდა კომერციული მოწყობილობების წარმოება. Cree-ს მიერ წარმოდგენილმა რიგმა კომპანიებმა დაიწყეს SiC მოწყობილობების კომერციული პროდუქციის შეთავაზება. ადგილობრივმა კვლევითმა ინსტიტუტებმა და უნივერსიტეტებმა ასევე მიაღწიეს სასიხარულო მიღწევებს SiC მასალების ზრდასა და მოწყობილობების წარმოების ტექნოლოგიაში. მიუხედავად იმისა, რომ SiC მასალას აქვს ძალიან მაღალი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები და SiC მოწყობილობების ტექნოლოგიაც განვითარებულია, SiC მოწყობილობებისა და სქემების მუშაობა არ არის უმაღლესი. გარდა ამისა, SiC მასალა და მოწყობილობის პროცესი მუდმივად უნდა გაუმჯობესდეს. მეტი ძალისხმევა უნდა დაიხარჯოს SiC მასალების გამოყენების კუთხით S5C მოწყობილობის სტრუქტურის ოპტიმიზაციის ან ახალი მოწყობილობის სტრუქტურის შეთავაზების გზით.

ამჟამად SiC მოწყობილობების კვლევა ძირითადად დისკრეტულ მოწყობილობებზეა ფოკუსირებული. მოწყობილობის თითოეული ტიპის სტრუქტურისთვის, საწყისი კვლევა გულისხმობს შესაბამისი Si ან GaAs მოწყობილობის სტრუქტურის SiC-ში გადანერგვას მოწყობილობის სტრუქტურის ოპტიმიზაციის გარეშე. რადგან SiC-ის შინაგანი ოქსიდის ფენა იგივეა, რაც Si, რომელიც არის SiO2, ეს ნიშნავს, რომ Si მოწყობილობების უმეტესობა, განსაკუთრებით m-pa მოწყობილობები, შეიძლება დამზადდეს SiC-ზე. მიუხედავად იმისა, რომ ეს მხოლოდ მარტივი გადანერგვაა, მიღებულმა ზოგიერთმა მოწყობილობამ დამაკმაყოფილებელი შედეგები აჩვენა და ზოგიერთი მათგანი უკვე შევიდა ქარხნის ბაზარზე.

SiC ოპტოელექტრონული მოწყობილობები, განსაკუთრებით ლურჯი სინათლის გამოსხივების დიოდები (BLU-ray LED), ბაზარზე 1990-იანი წლების დასაწყისში გამოვიდა და წარმოადგენს პირველ მასობრივად წარმოებულ SiC მოწყობილობებს. მაღალი ძაბვის SiC შოტკის დიოდები, SiC RF სიმძლავრის ტრანზისტორები, SiC MOSFET-ები და mesFET-ები ასევე კომერციულად ხელმისაწვდომია. რა თქმა უნდა, ყველა ამ SiC პროდუქტის მუშაობა შორს არის SiC მასალების სუპერმახასიათებლებისგან და SiC მოწყობილობების უფრო ძლიერი ფუნქცია და მუშაობა ჯერ კიდევ საჭიროებს კვლევას და განვითარებას. ასეთი მარტივი ტრანსპლანტაციები ხშირად ვერ ახერხებს SiC მასალების უპირატესობების სრულად გამოყენებას. SiC მოწყობილობების ზოგიერთი უპირატესობის სფეროშიც კი, თავდაპირველად წარმოებული ზოგიერთი SiC მოწყობილობა ვერ შეედრება შესაბამისი Si ან CaAs მოწყობილობების მუშაობას.

SiC მასალის მახასიათებლების უპირატესობების SiC მოწყობილობების უპირატესობებად უკეთ გარდასაქმნელად, ამჟამად ჩვენ ვსწავლობთ, თუ როგორ შეიძლება მოწყობილობის წარმოების პროცესისა და სტრუქტურის ოპტიმიზაცია ან ახალი სტრუქტურებისა და პროცესების შემუშავება SiC მოწყობილობების ფუნქციისა და მუშაობის გასაუმჯობესებლად.