तिसऱ्या पिढीतील अर्धवाहक पृष्ठभाग -SiC (सिलिकॉन कार्बाइड) उपकरणे आणि त्यांचे अनुप्रयोग

नवीन प्रकारच्या अर्धवाहक पदार्थाच्या रूपात, SiC हे त्याच्या उत्कृष्ट भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांमुळे आणि विद्युत गुणधर्मांमुळे शॉर्ट-वेव्हलेंथ ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे, उच्च तापमान उपकरणे, रेडिएशन प्रतिरोधक उपकरणे आणि उच्च शक्ती/उच्च शक्ती इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या निर्मितीसाठी सर्वात महत्वाचे अर्धवाहक साहित्य बनले आहे. विशेषतः जेव्हा अत्यंत आणि कठोर परिस्थितीत वापरले जाते तेव्हा, SiC उपकरणांची वैशिष्ट्ये Si उपकरणे आणि GaA उपकरणांपेक्षा खूपच जास्त असतात. म्हणूनच, SiC उपकरणे आणि विविध प्रकारचे सेन्सर हळूहळू प्रमुख उपकरणांपैकी एक बनले आहेत, जे अधिकाधिक महत्त्वाची भूमिका बजावत आहेत.

१९८० च्या दशकापासून, विशेषतः १९८९ पासून जेव्हा पहिला SiC सब्सट्रेट वेफर बाजारात आला तेव्हापासून SiC उपकरणे आणि सर्किट्स वेगाने विकसित झाले आहेत. प्रकाश-उत्सर्जक डायोड, उच्च-फ्रिक्वेन्सी उच्च-शक्ती आणि उच्च-व्होल्टेज उपकरणे यासारख्या काही क्षेत्रांमध्ये, SiC उपकरणे मोठ्या प्रमाणात व्यावसायिकरित्या वापरली जात आहेत. विकास जलद आहे. जवळजवळ १० वर्षांच्या विकासानंतर, SiC डिव्हाइस प्रक्रिया व्यावसायिक उपकरणे तयार करण्यास सक्षम झाली आहे. क्रीने प्रतिनिधित्व केलेल्या अनेक कंपन्यांनी SiC डिव्हाइसेसची व्यावसायिक उत्पादने देण्यास सुरुवात केली आहे. देशांतर्गत संशोधन संस्था आणि विद्यापीठांनी देखील SiC मटेरियल वाढ आणि डिव्हाइस मॅन्युफॅक्चरिंग तंत्रज्ञानात समाधानकारक कामगिरी केली आहे. जरी SiC मटेरियलमध्ये खूप उत्कृष्ट भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म आहेत आणि SiC डिव्हाइस तंत्रज्ञान देखील परिपक्व आहे, परंतु SiC डिव्हाइसेस आणि सर्किट्सची कामगिरी श्रेष्ठ नाही. SiC मटेरियल आणि डिव्हाइस प्रक्रियेव्यतिरिक्त सतत सुधारणे आवश्यक आहे. S5C डिव्हाइस स्ट्रक्चर ऑप्टिमायझेशन करून किंवा नवीन डिव्हाइस स्ट्रक्चर प्रस्तावित करून SiC मटेरियलचा फायदा कसा घ्यावा यासाठी अधिक प्रयत्न केले पाहिजेत.

सध्या. SiC उपकरणांचे संशोधन प्रामुख्याने स्वतंत्र उपकरणांवर केंद्रित आहे. प्रत्येक प्रकारच्या उपकरण रचनेसाठी, प्रारंभिक संशोधन म्हणजे उपकरण रचनेचे ऑप्टिमायझेशन न करता संबंधित Si किंवा GaAs उपकरण रचनेचे SiC मध्ये प्रत्यारोपण करणे. SiC चा अंतर्गत ऑक्साईड थर Si सारखाच असल्याने, जो SiO2 आहे, याचा अर्थ असा की बहुतेक Si उपकरणे, विशेषतः m-pa उपकरणे, SiC वर तयार केली जाऊ शकतात. जरी हे फक्त एक साधे प्रत्यारोपण असले तरी, प्राप्त केलेल्या काही उपकरणांनी समाधानकारक परिणाम प्राप्त केले आहेत आणि काही उपकरणे आधीच कारखाना बाजारात दाखल झाली आहेत.

SiC ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे, विशेषतः निळा प्रकाश उत्सर्जक डायोड (BLU-रे एलईडी), १९९० च्या दशकाच्या सुरुवातीला बाजारात आली आणि ते पहिले मोठ्या प्रमाणात उत्पादित SiC उपकरणे आहेत. उच्च व्होल्टेज SiC स्कॉटकी डायोड, SiC RF पॉवर ट्रान्झिस्टर, SiC MOSFET आणि mesFET देखील व्यावसायिकरित्या उपलब्ध आहेत. अर्थात, या सर्व SiC उत्पादनांची कामगिरी SiC मटेरियलच्या सुपर वैशिष्ट्यांपेक्षा खूप दूर आहे आणि SiC उपकरणांचे मजबूत कार्य आणि कार्यप्रदर्शन अद्याप संशोधन आणि विकसित करणे आवश्यक आहे. अशा साध्या प्रत्यारोपणांमुळे अनेकदा SiC मटेरियलचे फायदे पूर्णपणे मिळू शकत नाहीत. अगदी SiC उपकरणांच्या काही फायद्यांच्या क्षेत्रातही. सुरुवातीला उत्पादित केलेली काही SiC उपकरणे संबंधित Si किंवा CaA उपकरणांच्या कामगिरीशी जुळत नाहीत.

SiC मटेरियल वैशिष्ट्यांचे फायदे SiC उपकरणांच्या फायद्यांमध्ये चांगल्या प्रकारे रूपांतरित करण्यासाठी, आम्ही सध्या डिव्हाइस उत्पादन प्रक्रिया आणि डिव्हाइस संरचना कशी ऑप्टिमाइझ करायची किंवा SiC उपकरणांचे कार्य आणि कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी नवीन संरचना आणि नवीन प्रक्रिया कशा विकसित करायच्या याचा अभ्यास करत आहोत.