ಮೂರನೇ ತಲೆಮಾರಿನ ಅರೆವಾಹಕ ಮೇಲ್ಮೈ -SiC (ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್) ಸಾಧನಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು

ಹೊಸ ರೀತಿಯ ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುವಾಗಿ, SiC ತನ್ನ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಭೌತಿಕ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ ಕಡಿಮೆ-ತರಂಗಾಂತರ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳು, ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಸಾಧನಗಳು, ವಿಕಿರಣ ನಿರೋಧಕ ಸಾಧನಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ/ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳ ತಯಾರಿಕೆಗೆ ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಮುಖವಾದ ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ. ವಿಶೇಷವಾಗಿ ತೀವ್ರ ಮತ್ತು ಕಠಿಣ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ, SiC ಸಾಧನಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು Si ಸಾಧನಗಳು ಮತ್ತು GaAs ಸಾಧನಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನದನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, SiC ಸಾಧನಗಳು ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಸಂವೇದಕಗಳು ಕ್ರಮೇಣ ಪ್ರಮುಖ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿವೆ, ಹೆಚ್ಚು ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತವೆ.

1980 ರ ದಶಕದಿಂದಲೂ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ 1989 ರಲ್ಲಿ ಮೊದಲ SiC ತಲಾಧಾರ ವೇಫರ್ ಮಾರುಕಟ್ಟೆಗೆ ಪ್ರವೇಶಿಸಿದಾಗಿನಿಂದ SiC ಸಾಧನಗಳು ಮತ್ತು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು ವೇಗವಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೊಂಡಿವೆ. ಬೆಳಕು ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು, ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವರ್ತನದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಾಧನಗಳಂತಹ ಕೆಲವು ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ, SiC ಸಾಧನಗಳನ್ನು ವಾಣಿಜ್ಯಿಕವಾಗಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ವೇಗವಾಗಿದೆ. ಸುಮಾರು 10 ವರ್ಷಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ನಂತರ, SiC ಸಾಧನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ವಾಣಿಜ್ಯ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ. ಕ್ರೀ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವ ಹಲವಾರು ಕಂಪನಿಗಳು SiC ಸಾಧನಗಳ ವಾಣಿಜ್ಯ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ನೀಡಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿವೆ. ದೇಶೀಯ ಸಂಶೋಧನಾ ಸಂಸ್ಥೆಗಳು ಮತ್ತು ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯಗಳು SiC ವಸ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಸಾಧನ ಉತ್ಪಾದನಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಸಹ ತೃಪ್ತಿಕರ ಸಾಧನೆಗಳನ್ನು ಮಾಡಿವೆ. SiC ವಸ್ತುವು ಅತ್ಯಂತ ಉತ್ತಮ ಭೌತಿಕ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೂ, ಮತ್ತು SiC ಸಾಧನ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಸಹ ಪ್ರಬುದ್ಧವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ SiC ಸಾಧನಗಳು ಮತ್ತು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಉತ್ತಮವಾಗಿಲ್ಲ. SiC ವಸ್ತು ಮತ್ತು ಸಾಧನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಜೊತೆಗೆ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ. S5C ಸಾಧನ ರಚನೆಯನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅಥವಾ ಹೊಸ ಸಾಧನ ರಚನೆಯನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸುವ ಮೂಲಕ SiC ವಸ್ತುಗಳ ಲಾಭವನ್ನು ಹೇಗೆ ಪಡೆಯುವುದು ಎಂಬುದರ ಕುರಿತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಯತ್ನಗಳನ್ನು ಮಾಡಬೇಕು.

ಪ್ರಸ್ತುತ. SiC ಸಾಧನಗಳ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಸಾಧನಗಳ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿಯೊಂದು ರೀತಿಯ ಸಾಧನ ರಚನೆಗೆ, ಸಾಧನ ರಚನೆಯನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸದೆ ಅನುಗುಣವಾದ Si ಅಥವಾ GaAs ಸಾಧನ ರಚನೆಯನ್ನು SiC ಗೆ ​​ಸರಳವಾಗಿ ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸುವುದು ಆರಂಭಿಕ ಸಂಶೋಧನೆಯಾಗಿದೆ. SiC ಯ ಆಂತರಿಕ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪದರವು SiO2 ಆಗಿರುವ Si ನಂತೆಯೇ ಇರುವುದರಿಂದ, ಹೆಚ್ಚಿನ Si ಸಾಧನಗಳು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ m-pa ಸಾಧನಗಳನ್ನು SiC ನಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸಬಹುದು ಎಂದರ್ಥ. ಇದು ಕೇವಲ ಸರಳ ಕಸಿ ಆಗಿದ್ದರೂ, ಪಡೆದ ಕೆಲವು ಸಾಧನಗಳು ತೃಪ್ತಿದಾಯಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಿವೆ ಮತ್ತು ಕೆಲವು ಸಾಧನಗಳು ಈಗಾಗಲೇ ಕಾರ್ಖಾನೆ ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಿವೆ.

SiC ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ನೀಲಿ ಬೆಳಕು ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು (BLU-ರೇ ಎಲ್‌ಇಡಿಗಳು), 1990 ರ ದಶಕದ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಿವೆ ಮತ್ತು ಇವು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಬೃಹತ್ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲ್ಪಟ್ಟ SiC ಸಾಧನಗಳಾಗಿವೆ. ಹೈ ವೋಲ್ಟೇಜ್ SiC ಶಾಟ್ಕಿ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು, SiC RF ಪವರ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು, SiC MOSFET ಗಳು ಮತ್ತು mesFET ಗಳು ಸಹ ವಾಣಿಜ್ಯಿಕವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ. ಸಹಜವಾಗಿ, ಈ ಎಲ್ಲಾ SiC ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು SiC ವಸ್ತುಗಳ ಸೂಪರ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವುದರಿಂದ ದೂರವಿದೆ ಮತ್ತು SiC ಸಾಧನಗಳ ಬಲವಾದ ಕಾರ್ಯ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಇನ್ನೂ ಸಂಶೋಧಿಸಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ. ಅಂತಹ ಸರಳ ಕಸಿ ಮಾಡುವಿಕೆಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ SiC ವಸ್ತುಗಳ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. SiC ಸಾಧನಗಳ ಕೆಲವು ಅನುಕೂಲಗಳ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿಯೂ ಸಹ. ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸಿದ ಕೆಲವು SiC ಸಾಧನಗಳು ಅನುಗುಣವಾದ Si ಅಥವಾ CaAs ಸಾಧನಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ.

SiC ವಸ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು SiC ಸಾಧನಗಳ ಅನುಕೂಲಗಳಾಗಿ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಸಲುವಾಗಿ, ನಾವು ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಧನ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಮತ್ತು ಸಾಧನ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೇಗೆ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸುವುದು ಅಥವಾ SiC ಸಾಧನಗಳ ಕಾರ್ಯ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಹೊಸ ರಚನೆಗಳು ಮತ್ತು ಹೊಸ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವುದು ಹೇಗೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತಿದ್ದೇವೆ.