तेस्रो पुस्ताको अर्धचालक सतह -SiC (सिलिकन कार्बाइड) उपकरणहरू र तिनीहरूको प्रयोगहरू

नयाँ प्रकारको अर्धचालक सामग्रीको रूपमा, SiC यसको उत्कृष्ट भौतिक र रासायनिक गुणहरू र विद्युतीय गुणहरूको कारणले छोटो-तरंगदैर्ध्य अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू, उच्च तापक्रम उपकरणहरू, विकिरण प्रतिरोध उपकरणहरू र उच्च शक्ति/उच्च शक्ति इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको निर्माणको लागि सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण अर्धचालक सामग्री बनेको छ। विशेष गरी जब चरम र कठोर परिस्थितिहरूमा लागू गरिन्छ, SiC उपकरणहरूको विशेषताहरू Si उपकरणहरू र GaA उपकरणहरूको भन्दा धेरै बढी हुन्छन्। त्यसकारण, SiC उपकरणहरू र विभिन्न प्रकारका सेन्सरहरू बिस्तारै प्रमुख उपकरणहरू मध्ये एक बनेका छन्, जसले बढ्दो र अधिक महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्दै आएको छ।

१९८० को दशकदेखि, विशेष गरी १९८९ देखि जब पहिलो SiC सब्सट्रेट वेफर बजारमा प्रवेश गर्यो, SiC उपकरणहरू र सर्किटहरू द्रुत गतिमा विकास भएका छन्। प्रकाश-उत्सर्जक डायोडहरू, उच्च-फ्रिक्वेन्सी उच्च-शक्ति र उच्च-भोल्टेज उपकरणहरू जस्ता केही क्षेत्रहरूमा, SiC उपकरणहरू व्यापक रूपमा व्यावसायिक रूपमा प्रयोग गरिएको छ। विकास द्रुत छ। लगभग १० वर्षको विकास पछि, SiC उपकरण प्रक्रियाले व्यावसायिक उपकरणहरू निर्माण गर्न सक्षम भएको छ। क्रीद्वारा प्रतिनिधित्व गरिएका धेरै कम्पनीहरूले SiC उपकरणहरूको व्यावसायिक उत्पादनहरू प्रस्ताव गर्न थालेका छन्। घरेलु अनुसन्धान संस्थानहरू र विश्वविद्यालयहरूले पनि SiC सामग्री वृद्धि र उपकरण निर्माण प्रविधिमा सन्तोषजनक उपलब्धिहरू हासिल गरेका छन्। यद्यपि SiC सामग्रीमा धेरै उत्कृष्ट भौतिक र रासायनिक गुणहरू छन्, र SiC उपकरण प्रविधि पनि परिपक्व छ, तर SiC उपकरणहरू र सर्किटहरूको प्रदर्शन उत्कृष्ट छैन। SiC सामग्री र उपकरण प्रक्रियाको अतिरिक्त निरन्तर सुधार गर्न आवश्यक छ। S5C उपकरण संरचनालाई अनुकूलन गरेर वा नयाँ उपकरण संरचना प्रस्ताव गरेर SiC सामग्रीहरूको फाइदा कसरी लिने भन्ने बारे थप प्रयासहरू गरिनुपर्छ।

हाल। SiC उपकरणहरूको अनुसन्धान मुख्यतया अलग उपकरणहरूमा केन्द्रित छ। प्रत्येक प्रकारको उपकरण संरचनाको लागि, प्रारम्भिक अनुसन्धान भनेको उपकरण संरचनालाई अनुकूलन नगरी सम्बन्धित Si वा GaAs उपकरण संरचनालाई SiC मा प्रत्यारोपण गर्नु हो। SiC को आन्तरिक अक्साइड तह Si जस्तै भएकोले, जुन SiO2 हो, यसको अर्थ धेरैजसो Si उपकरणहरू, विशेष गरी m-pa उपकरणहरू, SiC मा निर्माण गर्न सकिन्छ। यद्यपि यो केवल एक साधारण प्रत्यारोपण हो, प्राप्त गरिएका केही उपकरणहरूले सन्तोषजनक परिणामहरू प्राप्त गरेका छन्, र केही उपकरणहरू पहिले नै कारखाना बजारमा प्रवेश गरिसकेका छन्।

SiC अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू, विशेष गरी नीलो प्रकाश उत्सर्जक डायोडहरू (BLU-रे एलईडीहरू), १९९० को दशकको सुरुमा बजारमा प्रवेश गरेका थिए र पहिलो ठूलो मात्रामा उत्पादित SiC उपकरणहरू हुन्। उच्च भोल्टेज SiC Schottky डायोडहरू, SiC RF पावर ट्रान्जिस्टरहरू, SiC MOSFETs र mesFETs पनि व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध छन्। अवश्य पनि, यी सबै SiC उत्पादनहरूको प्रदर्शन SiC सामग्रीहरूको सुपर विशेषताहरू खेल्नबाट टाढा छ, र SiC उपकरणहरूको बलियो कार्य र प्रदर्शन अझै पनि अनुसन्धान र विकास गर्न आवश्यक छ। यस्ता साधारण प्रत्यारोपणहरूले प्रायः SiC सामग्रीहरूको फाइदाहरूको पूर्ण रूपमा शोषण गर्न सक्दैनन्। SiC उपकरणहरूको केही फाइदाहरूको क्षेत्रमा पनि। सुरुमा निर्मित केही SiC उपकरणहरूले सम्बन्धित Si वा CaAs उपकरणहरूको प्रदर्शनसँग मेल खाँदैनन्।

SiC सामग्री विशेषताहरूको फाइदाहरूलाई SiC उपकरणहरूको फाइदाहरूमा राम्रोसँग रूपान्तरण गर्न, हामी हाल उपकरण निर्माण प्रक्रिया र उपकरण संरचनालाई कसरी अनुकूलन गर्ने वा SiC उपकरणहरूको कार्य र कार्यसम्पादन सुधार गर्न नयाँ संरचनाहरू र नयाँ प्रक्रियाहरू विकास गर्ने भनेर अध्ययन गरिरहेका छौं।