మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ ఉపరితల -SiC (సిలికాన్ కార్బైడ్) పరికరాలు మరియు వాటి అనువర్తనాలు

ఒక కొత్త రకం సెమీకండక్టర్ పదార్థంగా, SiC దాని అద్భుతమైన భౌతిక, రసాయన మరియు విద్యుత్ లక్షణాల కారణంగా, తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం గల ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు, అధిక ఉష్ణోగ్రత పరికరాలు, రేడియేషన్ నిరోధక పరికరాలు మరియు అధిక శక్తి/అధిక పవర్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల తయారీకి అత్యంత ముఖ్యమైన సెమీకండక్టర్ పదార్థంగా మారింది. ముఖ్యంగా తీవ్రమైన మరియు కఠినమైన పరిస్థితులలో ఉపయోగించినప్పుడు, SiC పరికరాల లక్షణాలు Si పరికరాలు మరియు GaAs పరికరాల లక్షణాలను మించిపోతాయి. అందువల్ల, SiC పరికరాలు మరియు వివిధ రకాల సెన్సార్లు క్రమంగా కీలక పరికరాలలో ఒకటిగా మారి, మరింత ముఖ్యమైన పాత్రను పోషిస్తున్నాయి.

1980ల నుండి, ముఖ్యంగా 1989లో మొదటి SiC సబ్‌స్ట్రేట్ వేఫర్ మార్కెట్లోకి ప్రవేశించినప్పటి నుండి SiC పరికరాలు మరియు సర్క్యూట్‌లు వేగంగా అభివృద్ధి చెందాయి. కాంతి-ఉద్గార డయోడ్‌లు, అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ, అధిక-శక్తి మరియు అధిక-వోల్టేజ్ పరికరాలు వంటి కొన్ని రంగాలలో, SiC పరికరాలు వాణిజ్యపరంగా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ఈ అభివృద్ధి చాలా వేగంగా జరుగుతోంది. దాదాపు 10 సంవత్సరాల అభివృద్ధి తర్వాత, SiC పరికరాల తయారీ ప్రక్రియ వాణిజ్యపరమైన పరికరాలను తయారు చేయగలిగే స్థాయికి చేరుకుంది. క్రీ (Cree) ప్రాతినిధ్యం వహిస్తున్న అనేక కంపెనీలు SiC పరికరాల వాణిజ్య ఉత్పత్తులను అందించడం ప్రారంభించాయి. దేశీయ పరిశోధనా సంస్థలు మరియు విశ్వవిద్యాలయాలు కూడా SiC పదార్థ వృద్ధి మరియు పరికరాల తయారీ సాంకేతికతలో సంతృప్తికరమైన విజయాలు సాధించాయి. SiC పదార్థం చాలా ఉన్నతమైన భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, మరియు SiC పరికరాల సాంకేతికత కూడా పరిపక్వం చెందినప్పటికీ, SiC పరికరాలు మరియు సర్క్యూట్‌ల పనితీరు అంత ఉన్నతంగా లేదు. SiC పదార్థం మరియు పరికరాల తయారీ ప్రక్రియను నిరంతరం మెరుగుపరచాల్సిన అవసరం ఉంది. S5C పరికర నిర్మాణాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా లేదా కొత్త పరికర నిర్మాణాన్ని ప్రతిపాదించడం ద్వారా SiC పదార్థాలను ఎలా సద్వినియోగం చేసుకోవాలో అనే దానిపై మరింత కృషి చేయాలి.

ప్రస్తుతం, SiC పరికరాల పరిశోధన ప్రధానంగా డిస్క్రీట్ పరికరాలపై దృష్టి సారిస్తోంది. ప్రతి రకమైన పరికర నిర్మాణం కోసం, పరికర నిర్మాణాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయకుండా, సంబంధిత Si లేదా GaAs పరికర నిర్మాణాన్ని SiC పైకి యథాతథంగా మార్పిడి చేయడమే ప్రాథమిక పరిశోధన. SiC యొక్క సహజ ఆక్సైడ్ పొర Si మాదిరిగానే SiO2 కావడం వలన, చాలా Si పరికరాలు, ముఖ్యంగా m-pa పరికరాలు, SiC పై తయారు చేయబడతాయి. ఇది కేవలం ఒక సాధారణ మార్పిడి అయినప్పటికీ, ఈ విధంగా పొందిన కొన్ని పరికరాలు సంతృప్తికరమైన ఫలితాలను సాధించాయి మరియు కొన్ని పరికరాలు ఇప్పటికే ఫ్యాక్టరీ మార్కెట్‌లోకి ప్రవేశించాయి.

SiC ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు, ముఖ్యంగా నీలి కాంతిని విడుదల చేసే డయోడ్‌లు (బ్లూ-రే ఎల్ఈడీలు), 1990ల ప్రారంభంలో మార్కెట్లోకి ప్రవేశించాయి మరియు ఇవి భారీ స్థాయిలో ఉత్పత్తి చేయబడిన మొట్టమొదటి SiC పరికరాలు. అధిక వోల్టేజ్ SiC షాట్కీ డయోడ్‌లు, SiC RF పవర్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు, SiC MOSFETలు మరియు mesFETలు కూడా వాణిజ్యపరంగా అందుబాటులో ఉన్నాయి. అయితే, ఈ SiC ఉత్పత్తులన్నింటి పనితీరు SiC పదార్థాల యొక్క అత్యుత్తమ లక్షణాలను ప్రదర్శించడంలో చాలా వెనుకబడి ఉంది, మరియు SiC పరికరాల యొక్క మరింత బలమైన పనితీరు మరియు కార్యాచరణపై ఇంకా పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి జరగాల్సి ఉంది. ఇటువంటి సాధారణ మార్పిడులు తరచుగా SiC పదార్థాల ప్రయోజనాలను పూర్తిగా ఉపయోగించుకోలేవు. SiC పరికరాలకు కొన్ని ప్రయోజనాలు ఉన్న రంగంలో కూడా, ప్రారంభంలో తయారు చేయబడిన కొన్ని SiC పరికరాలు సంబంధిత Si లేదా CaAs పరికరాల పనితీరుకు సరిపోలలేవు.

SiC పదార్థ లక్షణాల ప్రయోజనాలను SiC పరికరాల ప్రయోజనాలుగా మరింత మెరుగ్గా మార్చడానికి, మేము ప్రస్తుతం పరికరాల తయారీ ప్రక్రియ మరియు పరికర నిర్మాణాన్ని ఎలా ఆప్టిమైజ్ చేయాలో లేదా SiC పరికరాల పనితీరు మరియు సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి కొత్త నిర్మాణాలు మరియు కొత్త ప్రక్రియలను ఎలా అభివృద్ధి చేయాలో అధ్యయనం చేస్తున్నాము.