Pusvadītāju ierīce ir mūsdienu rūpniecisko iekārtu kodols, ko plaši izmanto datoros, plaša patēriņa elektronikā, tīkla sakaros, automobiļu elektronikā un citās kodola jomās. Pusvadītāju rūpniecība galvenokārt sastāv no četrām pamatkomponentēm: integrālajām shēmām, optoelektroniskajām ierīcēm, diskrētajām ierīcēm un sensoriem, kas veido vairāk nekā 80% no integrētajām shēmām, tāpēc bieži vien tās ir pusvadītāju un integrālo shēmu ekvivalenti.
Integrētās shēmas atbilstoši produktu kategorijai galvenokārt tiek iedalītas četrās kategorijās: mikroprocesori, atmiņas ierīces, loģiskās ierīces un simulatoru daļas. Tomēr, nepārtraukti paplašinoties pusvadītāju ierīču pielietojuma jomai, daudzos īpašos gadījumos ir nepieciešams, lai pusvadītāji spētu izturēt augstas temperatūras, spēcīga starojuma, lielas jaudas un citas vides lietošanu, nebojājoties. Pirmās un otrās paaudzes pusvadītāju materiāli ir bezspēcīgi, tāpēc radās trešās paaudzes pusvadītāju materiāli.
Pašlaik platjoslas spraugas pusvadītāju materiāli, ko pārstāvsilīcija karbīds(SiC), gallija nitrīds (GaN), cinka oksīds (ZnO), dimants, alumīnija nitrīds (AlN) ieņem dominējošo tirgu ar lielākām priekšrocībām, ko kopā dēvē par trešās paaudzes pusvadītāju materiāliem. Trešās paaudzes pusvadītāju materiāliem ir plašāks joslas platums, jo lielāks ir sabrukšanas elektriskais lauks, siltumvadītspēja, elektroniskā piesātinājuma ātrums un lielāka spēja pretoties starojumam, tie ir piemērotāki augstas temperatūras, augstas frekvences, starojuma izturīgu un lielas jaudas ierīču ražošanai, ko parasti sauc par platas joslas platuma pusvadītāju materiāliem (aizliegtais joslas platums ir lielāks par 2,2 eV), ko sauc arī par augstas temperatūras pusvadītāju materiāliem. Saskaņā ar pašreizējiem pētījumiem par trešās paaudzes pusvadītāju materiāliem un ierīcēm, silīcija karbīda un gallija nitrīda pusvadītāju materiāli ir nobriedušāki.silīcija karbīda tehnoloģijair visnobriedušākais, savukārt cinka oksīda, dimanta, alumīnija nitrīda un citu materiālu pētījumi joprojām ir sākumstadijā.
Materiāli un to īpašības:
Silīcija karbīdsMateriāls tiek plaši izmantots keramikas lodīšu gultņos, vārstos, pusvadītāju materiālos, žiroskopos, mērinstrumentos, kosmosa un citās jomās, un tas ir kļuvis par neaizstājamu materiālu daudzās rūpniecības jomās.
SiC ir dabiska superrežģa veids un tipisks homogēns politips. Pastāv vairāk nekā 200 (pašlaik zināmas) homotipiskas politipiskas ģimenes, jo Si un C diatomu slāņu iesaiņošanas secība atšķiras, kā rezultātā veidojas atšķirīgas kristāla struktūras. Tāpēc SiC ir ļoti piemērots jaunās paaudzes gaismas diožu (LED) substrāta materiāliem, augstas jaudas elektroniskajiem materiāliem.
| raksturīgs | |
| fiziskais īpašums | Augsta cietība (3000 kg/mm), var griezt rubīnu |
| Augsta nodilumizturība, otrajā vietā aiz dimanta | |
| Siltumvadītspēja ir 3 reizes augstāka nekā Si un 8–10 reizes augstāka nekā GaAs. | |
| SiC termiskā stabilitāte ir augsta, un to nav iespējams izkausēt atmosfēras spiedienā. | |
| Laba siltuma izkliedes veiktspēja ir ļoti svarīga lieljaudas ierīcēm | |
|
ķīmiskā īpašība | Ļoti spēcīga izturība pret koroziju, izturīga pret gandrīz jebkuru zināmu kodīgu vielu istabas temperatūrā |
| SiC virsma viegli oksidējas, veidojot plānu SiO₂ slāni, kas var novērst tā tālāku oksidēšanos. Virs 1700 ℃ oksīda plēve ātri kūst un oksidējas | |
| 4H-SIC un 6H-SIC joslas sprauga ir aptuveni 3 reizes lielāka nekā Si un 2 reizes lielāka nekā GaAs: Sabrukšanas elektriskā lauka intensitāte ir par kārtu augstāka nekā Si, un elektronu dreifa ātrums ir piesātināts. Divas ar pusi reizes lielāks par Si. 4H-SIC joslas sprauga ir platāka nekā 6H-SIC. |
Publicēšanas laiks: 2022. gada 1. augusts