மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி மேற்பரப்பு - SiC (சிலிக்கான் கார்பைடு) சாதனங்கள் மற்றும் அவற்றின் பயன்பாடுகள்

ஒரு புதிய வகை குறைக்கடத்திப் பொருளாக, SiC அதன் சிறந்த இயற்பியல், வேதியியல் மற்றும் மின் பண்புகளின் காரணமாக, குறுகிய அலைநீள ஒளியியல் மின்னணு சாதனங்கள், உயர் வெப்பநிலை சாதனங்கள், கதிர்வீச்சு எதிர்ப்பு சாதனங்கள் மற்றும் உயர் திறன் மின்னணு சாதனங்கள் ஆகியவற்றின் உற்பத்திக்கு மிக முக்கியமான குறைக்கடத்திப் பொருளாக மாறியுள்ளது. குறிப்பாக, தீவிரமான மற்றும் கடுமையான சூழ்நிலைகளில் பயன்படுத்தப்படும்போது, ​​SiC சாதனங்களின் பண்புகள், Si சாதனங்கள் மற்றும் GaAs சாதனங்களின் பண்புகளை விட வெகுவாக மிஞ்சுகின்றன. எனவே, SiC சாதனங்களும் பல்வேறு வகையான உணரிகளும் படிப்படியாக முக்கிய சாதனங்களில் ஒன்றாக மாறி, மேலும் மேலும் முக்கியப் பங்கை வகிக்கின்றன.

1980-களில் இருந்து, குறிப்பாக 1989-ல் முதல் SiC அடி மூலக்கூறு தகடு சந்தையில் நுழைந்ததிலிருந்து, SiC சாதனங்களும் மின்சுற்றுகளும் வேகமாக வளர்ந்துள்ளன. ஒளி உமிழும் டையோடுகள், உயர் அதிர்வெண், உயர் சக்தி மற்றும் உயர் மின்னழுத்த சாதனங்கள் போன்ற சில துறைகளில், SiC சாதனங்கள் வணிக ரீதியாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இதன் வளர்ச்சி வேகமானது. கிட்டத்தட்ட 10 ஆண்டுகால வளர்ச்சிக்குப் பிறகு, SiC சாதனச் செயல்முறையானது வணிக ரீதியான சாதனங்களைத் தயாரிக்கும் திறனைப் பெற்றுள்ளது. க்ரீ (Cree) நிறுவனத்தால் பிரதிநிதித்துவப்படுத்தப்படும் பல நிறுவனங்கள், SiC சாதனங்களின் வணிகப் பொருட்களை வழங்கத் தொடங்கியுள்ளன. உள்நாட்டு ஆராய்ச்சி நிறுவனங்களும் பல்கலைக்கழகங்களும் SiC மூலப்பொருள் வளர்ச்சி மற்றும் சாதன உற்பத்தித் தொழில்நுட்பத்தில் திருப்திகரமான சாதனைகளைப் படைத்துள்ளன. SiC மூலப்பொருள் மிகவும் உயர்ந்த இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளைக் கொண்டிருந்தாலும், SiC சாதனத் தொழில்நுட்பமும் முதிர்ச்சியடைந்திருந்தாலும், SiC சாதனங்கள் மற்றும் மின்சுற்றுகளின் செயல்திறன் உயர்ந்ததாக இல்லை. SiC மூலப்பொருள் மற்றும் சாதனச் செயல்முறை தொடர்ந்து மேம்படுத்தப்பட வேண்டியது மட்டுமல்லாமல், SiC மூலப்பொருட்களின் நன்மைகளை எவ்வாறு பெறுவது, SiC சாதனக் கட்டமைப்பை மேம்படுத்துவது அல்லது புதிய சாதனக் கட்டமைப்பை முன்மொழிவது போன்றவற்றில் அதிக முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட வேண்டும்.

தற்போது, ​​SiC சாதனங்கள் மீதான ஆராய்ச்சி முக்கியமாக தனித்தனி சாதனங்களில் கவனம் செலுத்துகிறது. ஒவ்வொரு வகை சாதனக் கட்டமைப்பிற்கும், அதன் கட்டமைப்பை மேம்படுத்தாமல், அதற்கேற்ற Si அல்லது GaAs சாதனக் கட்டமைப்பை SiC-க்கு அப்படியே மாற்றுவதே ஆரம்பகட்ட ஆராய்ச்சியாக உள்ளது. SiC-இன் உள்ளார்ந்த ஆக்சைடு படலம், Si-ஐப் போலவே SiO2 ஆக இருப்பதால், பெரும்பாலான Si சாதனங்கள், குறிப்பாக m-pa சாதனங்கள், SiC-இல் தயாரிக்கப்படலாம். இது ஒரு எளிய மாற்றுப் பணியாக இருந்தாலும், பெறப்பட்ட சில சாதனங்கள் திருப்திகரமான முடிவுகளை அடைந்துள்ளன, மேலும் சில சாதனங்கள் ஏற்கனவே தொழிற்சாலை சந்தையில் நுழைந்துவிட்டன.

SiC ஒளியியல் மின்னணு சாதனங்கள், குறிப்பாக நீல ஒளி உமிழும் டையோடுகள் (ப்ளூ-ரே எல்இடிகள்), 1990களின் முற்பகுதியில் சந்தையில் நுழைந்தன, மேலும் அவையே பெருமளவில் உற்பத்தி செய்யப்பட்ட முதல் SiC சாதனங்களாகும். உயர் மின்னழுத்த SiC ஸ்காட்கி டையோடுகள், SiC RF பவர் டிரான்சிஸ்டர்கள், SiC MOSFETகள் மற்றும் mesFETகளும் வணிகரீதியாகக் கிடைக்கின்றன. நிச்சயமாக, இந்த SiC தயாரிப்புகள் அனைத்தின் செயல்திறனும், SiC பொருட்களின் மிகச்சிறந்த பண்புகளை வெளிப்படுத்துவதிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ளது, மேலும் SiC சாதனங்களின் வலுவான செயல்பாடு மற்றும் செயல்திறன் இன்னும் ஆராயப்பட்டு மேம்படுத்தப்பட வேண்டும். இத்தகைய எளிய மாற்றீடுகளால் பெரும்பாலும் SiC பொருட்களின் நன்மைகளை முழுமையாகப் பயன்படுத்திக்கொள்ள முடிவதில்லை. SiC சாதனங்களின் சில நன்மைகள் உள்ள துறையில்கூட, ஆரம்பத்தில் தயாரிக்கப்பட்ட சில SiC சாதனங்கள், அதற்கேற்ற Si அல்லது CaAs சாதனங்களின் செயல்திறனுடன் பொருந்துவதில்லை.

SiC மூலப்பொருளின் பண்புகளின் நன்மைகளை SiC சாதனங்களின் நன்மைகளாகச் சிறப்பாக மாற்றுவதற்காக, SiC சாதனங்களின் செயல்பாடு மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்தும் வகையில், சாதன உற்பத்தி செயல்முறை மற்றும் சாதன அமைப்பை எவ்வாறு மேம்படுத்துவது அல்லது புதிய கட்டமைப்புகள் மற்றும் புதிய செயல்முறைகளை உருவாக்குவது என்பது குறித்து நாங்கள் தற்போது ஆய்வு செய்து வருகிறோம்.