Жартылай өткізгіш құрылғылар қазіргі заманғы өнеркәсіптік машина жабдықтарының негізі болып табылады, компьютерлерде, тұтынушылық электроникада, желілік байланыста, автомобиль электроникасында және басқа да салаларда кеңінен қолданылады, жартылай өткізгіш өнеркәсібі негізінен төрт негізгі компоненттен тұрады: интегралдық схемалар, оптоэлектрондық құрылғылар, дискретті құрылғы, сенсор, ол интегралдық схемалардың 80%-дан астамын құрайды, сондықтан көбінесе жартылай өткізгіш және интегралдық схемалардың баламасы болып табылады.
Интегралдық микросхемалар өнім санатына сәйкес негізінен төрт санатқа бөлінеді: микропроцессор, жад, логикалық құрылғылар, симулятор бөлшектері. Дегенмен, жартылай өткізгіш құрылғылардың қолдану саласының үздіксіз кеңеюімен көптеген ерекше жағдайларда жартылай өткізгіштердің жоғары температураға, күшті сәулеленуге, жоғары қуатқа және басқа да орталарға бейімделуі, зақымдамауы, бірінші және екінші буын жартылай өткізгіш материалдары қуатсыз болуы талап етіледі, сондықтан жартылай өткізгіш материалдардың үшінші буыны пайда болды.
Қазіргі уақытта кең жолақты жартылай өткізгіш материалдар келесідей ұсынылғанкремний карбиді(SiC), галлий нитриді (GaN), мырыш оксиді (ZnO), алмас, алюминий нитриді (AlN) басым нарықты алып жатыр, олар жалпы алғанда үшінші буын жартылай өткізгіш материалдары деп аталады. Үшінші буын жартылай өткізгіш материалдарының кең жолақты ені, ыдырау электр өрісі, жылу өткізгіштігі, электрондардың қанығу жылдамдығы және сәулеленуге төзімділігі жоғары, жоғары температуралы, жоғары жиілікті, сәулеленуге төзімді және жоғары қуатты құрылғыларды жасауға қолайлы, әдетте кең жолақты жартылай өткізгіш материалдар (тыйым салынған жолақ ені 2,2 эВ-тан жоғары) деп аталады, сонымен қатар жоғары температуралы жартылай өткізгіш материалдар деп аталады. Үшінші буын жартылай өткізгіш материалдары мен құрылғылары бойынша қазіргі зерттеулерге сәйкес, кремний карбиді және галлий нитриді жартылай өткізгіш материалдары жетілген жәнекремний карбиді технологиясыең жетілген болып табылады, ал мырыш оксиді, алмас, алюминий нитриді және басқа да материалдар бойынша зерттеулер әлі бастапқы сатысында.
Материалдар және олардың қасиеттері:
Кремний карбидіБұл материал керамикалық шар мойынтіректерде, клапандарда, жартылай өткізгіш материалдарда, гироскоптарда, өлшеу құралдарында, аэроғарыштық және басқа да салаларда кеңінен қолданылады және көптеген өнеркәсіптік салаларда алмастырылмайтын материалға айналды.
SiC - табиғи супертордың бір түрі және типтік біртекті политип. Si және C диатомды қабаттары арасындағы орау тізбегінің айырмашылығына байланысты 200-ден астам (қазіргі уақытта белгілі) гомотипті политипті отбасылар бар, бұл әртүрлі кристалдық құрылымдарға әкеледі. Сондықтан, SiC жарық шығаратын диод (LED) субстрат материалының жаңа буыны, жоғары қуатты электрондық материалдар үшін өте қолайлы.
| сипаттамасы | |
| физикалық қасиет | Жоғары қаттылық (3000 кг/мм), лағыл тасты кесуге болады |
| Тозуға төзімділігі жоғары, тек алмастан кейінгі екінші орында | |
| Жылу өткізгіштік Si-ге қарағанда 3 есе және GaAs-қа қарағанда 8-10 есе жоғары. | |
| SiC термиялық тұрақтылығы жоғары және атмосфералық қысымда балқу мүмкін емес. | |
| Жоғары қуатты құрылғылар үшін жақсы жылу тарату өнімділігі өте маңызды | |
|
химиялық қасиет | Бөлме температурасында кез келген белгілі коррозиялық агентке төзімді, өте күшті коррозияға төзімді |
| SiC беті жұқа қабат болып, SiO түзіп оңай тотығады, оның одан әрі тотығуына жол бермейді. 1700℃ жоғары температурада оксид пленкасы тез ериді және тотығады | |
| 4H-SIC және 6H-SIC өткізгіштік аралығы Si өткізгіштік аралығының шамамен 3 есесі және GaAs өткізгіштік аралығының 2 есесі: Тесілу электр өрісінің қарқындылығы Si-ден бірнеше есе жоғары, ал электрондардың дрейф жылдамдығы қаныққан Si-ден екі жарым есе үлкен. 4H-SIC тыйым салынған аймағы 6H-SIC тыйым салынған аймағынан кеңірек. |
Жарияланған уақыты: 01 тамыз 2022 ж.