सेमीकंडक्टर उपकरण हे आधुनिक औद्योगिक यंत्रसामग्रीचा गाभा आहे, जे संगणक, ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स, नेटवर्क कम्युनिकेशन, ऑटोमोटिव्ह इलेक्ट्रॉनिक्स आणि इतर प्रमुख क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. सेमीकंडक्टर उद्योग प्रामुख्याने चार मूलभूत घटकांनी बनलेला आहे: इंटिग्रेटेड सर्किट्स, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे, डिस्क्रीट उपकरणे आणि सेन्सर. यापैकी ८०% पेक्षा जास्त वाटा इंटिग्रेटेड सर्किट्सचा असतो, त्यामुळे अनेकदा सेमीकंडक्टर आणि इंटिग्रेटेड सर्किट यांना समानार्थी मानले जाते.
एकात्मिक सर्किट, उत्पादन श्रेणीनुसार मुख्यत्वे चार प्रकारांमध्ये विभागले जाते: मायक्रोप्रोसेसर, मेमरी, लॉजिक उपकरणे आणि सिम्युलेटरचे भाग. तथापि, सेमीकंडक्टर उपकरणांच्या उपयोजन क्षेत्राच्या सतत विस्तारामुळे, अनेक विशेष प्रसंगी सेमीकंडक्टरला उच्च तापमान, तीव्र किरणोत्सर्ग, उच्च शक्ती आणि इतर वातावरणात टिकून राहून नुकसान न होण्याची आवश्यकता असते. पहिल्या आणि दुसऱ्या पिढीतील सेमीकंडक्टर सामग्री या बाबतीत असमर्थ ठरली, त्यामुळे तिसऱ्या पिढीतील सेमीकंडक्टर सामग्री अस्तित्वात आली.
सध्या, विस्तृत बँड गॅप सेमीकंडक्टर सामग्री ज्यांचे प्रतिनिधित्व केले जातेसिलिकॉन कार्बाइडसिलिकॉन कार्बाइड (SiC), गॅलियम नायट्राइड (GaN), झिंक ऑक्साइड (ZnO), डायमंड, ॲल्युमिनियम नायट्राइड (AlN) हे अधिक फायद्यांमुळे बाजारात अग्रस्थानी आहेत आणि त्यांना एकत्रितपणे तिसऱ्या पिढीचे सेमीकंडक्टर मटेरियल म्हणून ओळखले जाते. तिसऱ्या पिढीच्या सेमीकंडक्टर मटेरियलमध्ये बँड गॅपची रुंदी जास्त असते, ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिक फील्ड, थर्मल कंडक्टिव्हिटी, इलेक्ट्रॉनिक सॅचुरेशन रेट जास्त असतो आणि रेडिएशनला प्रतिकार करण्याची क्षमताही जास्त असते. हे मटेरियल उच्च तापमान, उच्च वारंवारता, रेडिएशनला प्रतिकार करणारी आणि उच्च शक्तीची उपकरणे बनवण्यासाठी अधिक योग्य आहेत. यांना सामान्यतः वाइड बँडगॅप सेमीकंडक्टर मटेरियल (ज्याची निषिद्ध बँड रुंदी २.२ eV पेक्षा जास्त असते) म्हणून ओळखले जाते, तसेच त्यांना उच्च तापमान सेमीकंडक्टर मटेरियल असेही म्हणतात. तिसऱ्या पिढीचे सेमीकंडक्टर मटेरियल आणि उपकरणांवरील सध्याच्या संशोधनानुसार, सिलिकॉन कार्बाइड आणि गॅलियम नायट्राइड सेमीकंडक्टर मटेरियल अधिक परिपक्व आहेत.सिलिकॉन कार्बाइड तंत्रज्ञानसर्वात प्रगत आहे, तर झिंक ऑक्साईड, हिरा, ॲल्युमिनियम नायट्राइड आणि इतर पदार्थांवरील संशोधन अजूनही प्राथमिक टप्प्यात आहे.
पदार्थ आणि त्यांचे गुणधर्म:
सिलिकॉन कार्बाइडहे साहित्य सिरेमिक बॉल बेअरिंग्ज, व्हॉल्व्ह, सेमीकंडक्टर साहित्य, गायरो, मापन उपकरणे, एरोस्पेस आणि इतर क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते आणि अनेक औद्योगिक क्षेत्रांमध्ये एक अपरिहार्य साहित्य बनले आहे.
SiC हा एक प्रकारचा नैसर्गिक सुपरलॅटिस आणि एक वैशिष्ट्यपूर्ण एकसंध पॉलीटाईप आहे. Si आणि C च्या द्विअणू थरांमधील पॅकिंग क्रमातील फरकामुळे, २०० पेक्षा जास्त (सध्या ज्ञात) होमोटायपिक पॉलीटायपिक कुटुंबे आहेत, ज्यामुळे वेगवेगळ्या स्फटिक संरचना निर्माण होतात. त्यामुळे, SiC हे नवीन पिढीच्या प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) सबस्ट्रेट मटेरियल आणि उच्च शक्तीच्या इलेक्ट्रॉनिक मटेरियलसाठी अत्यंत योग्य आहे.
| वैशिष्ट्यपूर्ण | |
| भौतिक मालमत्ता | उच्च कठीणता (३००० किलो/मिमी), माणिक कापू शकते |
| उच्च झीज प्रतिरोधकता, हिऱ्यानंतर दुसऱ्या क्रमांकावर | |
| औष्णिक वाहकता Si पेक्षा ३ पट आणि GaAs पेक्षा ८ ते १० पट जास्त आहे. | |
| SiC ची औष्णिक स्थिरता उच्च असते आणि ते वातावरणीय दाबावर वितळणे अशक्य आहे. | |
| उच्च-शक्तीच्या उपकरणांसाठी उष्णता विसर्जनाची चांगली कामगिरी खूप महत्त्वाची असते. | |
|
रासायनिक गुणधर्म | अत्यंत मजबूत क्षरणरोधक क्षमता, सामान्य तापमानात जवळजवळ कोणत्याही ज्ञात क्षरणकारक घटकास प्रतिरोधक. |
| SiC पृष्ठभागाचे सहजपणे ऑक्सिडीकरण होऊन SiO चा पातळ थर तयार होतो, जो त्याचे पुढील ऑक्सिडीकरण रोखू शकतो. १७००℃ पेक्षा जास्त तापमानात, ऑक्साईडचा थर वेगाने वितळतो आणि त्याचे ऑक्सिडीकरण होते. | |
| 4H-SIC आणि 6H-SIC चा बँडगॅप हा Si च्या बँडगॅपपेक्षा सुमारे ३ पट आणि GaAs च्या बँडगॅपपेक्षा सुमारे २ पट जास्त आहे: ब्रेकडाउन विद्युत क्षेत्राची तीव्रता Si पेक्षा दहा पटीने जास्त आहे आणि इलेक्ट्रॉनचा अपवहन वेग संतृप्त होतो. Si च्या अडीच पट. 4H-SIC चा बँडगॅप 6H-SIC पेक्षा अधिक रुंद आहे. |
पोस्ट करण्याची वेळ: ०१-ऑगस्ट-२०२२