วัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์ และคุณสมบัติ

อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เป็นแกนหลักของอุปกรณ์เครื่องจักรในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค การสื่อสารเครือข่าย อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ และด้านอื่นๆ ของแกนหลัก อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ประกอบด้วยส่วนประกอบพื้นฐานสี่ส่วนหลักๆ ได้แก่ วงจรรวม อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์แยกส่วน เซ็นเซอร์ ซึ่งคิดเป็นมากกว่า 80% ของวงจรรวม โดยส่วนใหญ่แล้วจะเป็นเซมิคอนดักเตอร์และวงจรรวมที่เทียบเท่ากัน

วงจรรวมตามประเภทผลิตภัณฑ์แบ่งออกเป็น 4 ประเภทหลัก ได้แก่ ไมโครโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำ อุปกรณ์ลอจิก ชิ้นส่วนจำลอง อย่างไรก็ตาม ด้วยการขยายตัวอย่างต่อเนื่องของสาขาการใช้งานอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ โอกาสพิเศษมากมายต้องการให้เซมิคอนดักเตอร์สามารถยึดติดกับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง รังสีที่รุนแรง พลังงานสูง และสภาพแวดล้อมอื่นๆ โดยไม่สร้างความเสียหาย วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นแรกและรุ่นที่สองไม่มีพลัง ดังนั้นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามจึงถือกำเนิดขึ้น

ในปัจจุบันวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบนด์แก็ปกว้างที่แสดงโดยซิลิกอนคาร์ไบด์(SiC), แกเลียมไนไตรด์ (GaN), ซิงค์ออกไซด์ (ZnO), เพชร, อะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) ครองตลาดที่มีข้อได้เปรียบมากกว่า เรียกรวมกันว่าวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามที่มีความกว้างของแบนด์แก็ปที่กว้างขึ้น สนามไฟฟ้าสลายตัวที่สูงขึ้น การนำความร้อน อัตราการอิ่มตัวของอิเล็กทรอนิกส์ และความสามารถในการต้านทานรังสีที่สูงขึ้น เหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูง ความถี่สูง ความต้านทานต่อรังสี และกำลังสูง ซึ่งมักเรียกว่าวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบนด์แก็ปกว้าง (แบนด์วิดท์ต้องห้ามมากกว่า 2.2 eV) หรือเรียกอีกอย่างว่าวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อุณหภูมิสูง จากการวิจัยปัจจุบันเกี่ยวกับวัสดุและอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ซิลิกอนคาร์ไบด์และแกเลียมไนไตรด์มีความเป็นผู้ใหญ่มากขึ้น และเทคโนโลยีซิลิกอนคาร์ไบด์ถือเป็นสิ่งที่มีความสมบูรณ์ที่สุด ขณะที่การวิจัยเกี่ยวกับสังกะสีออกไซด์ เพชร อะลูมิเนียมไนไตรด์ และวัสดุอื่นๆ ยังคงอยู่ในขั้นเริ่มต้น

วัสดุและคุณสมบัติ：

ซิลิกอนคาร์ไบด์วัสดุนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในตลับลูกปืนเซรามิก วาล์ว วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ไจโร เครื่องมือวัด การบินและอวกาศ และสาขาอื่นๆ จนกลายมาเป็นวัสดุที่ไม่สามารถทดแทนได้ในหลายสาขาอุตสาหกรรม

SiC เป็นซูเปอร์แลตทิซธรรมชาติชนิดหนึ่งและเป็นโพลีไทป์เนื้อเดียวกันโดยทั่วไป มีตระกูลโพลีไทป์โฮโมไทป์มากกว่า 200 ตระกูล (ที่รู้จักในปัจจุบัน) เนื่องจากความแตกต่างในลำดับการจัดเรียงระหว่างชั้นไดอะตอมิกของ Si และ C ซึ่งทำให้โครงสร้างผลึกแตกต่างกัน ดังนั้น SiC จึงเหมาะมากสำหรับวัสดุพื้นผิวไดโอดเปล่งแสง (LED) รุ่นใหม่ วัสดุอิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง