Vật liệu cacbua silic và các đặc điểm của nó

Thiết bị bán dẫn là cốt lõi của các thiết bị máy móc công nghiệp hiện đại, được sử dụng rộng rãi trong máy tính, điện tử tiêu dùng, truyền thông mạng, điện tử ô tô và các lĩnh vực khác. Ngành công nghiệp bán dẫn chủ yếu bao gồm bốn thành phần cơ bản: mạch tích hợp, thiết bị quang điện tử, thiết bị rời rạc và cảm biến. Mạch tích hợp chiếm hơn 80%, vì vậy người ta thường so sánh bán dẫn và mạch tích hợp.

Theo phân loại sản phẩm, mạch tích hợp chủ yếu được chia thành bốn loại: vi xử lý, bộ nhớ, thiết bị logic và linh kiện mô phỏng. Tuy nhiên, với sự mở rộng liên tục của lĩnh vực ứng dụng thiết bị bán dẫn, nhiều trường hợp đặc biệt đòi hỏi chất bán dẫn phải hoạt động được trong môi trường nhiệt độ cao, bức xạ mạnh, công suất cao mà không bị hư hỏng. Vật liệu bán dẫn thế hệ thứ nhất và thứ hai không đáp ứng được yêu cầu này, do đó vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba ra đời.

Hiện nay, các vật liệu bán dẫn có khe năng lượng rộng được đại diện bởi...cacbua silic(SiC), gallium nitride (GaN), zinc oxide (ZnO), diamond, aluminum nitride (AlN) chiếm lĩnh thị trường với nhiều ưu điểm vượt trội, được gọi chung là vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba. Vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba có độ rộng vùng cấm lớn hơn, điện trường đánh thủng cao hơn, độ dẫn nhiệt cao hơn, tốc độ bão hòa điện tử cao hơn và khả năng chống bức xạ cao hơn, phù hợp hơn để chế tạo các thiết bị nhiệt độ cao, tần số cao, chống bức xạ và công suất cao, thường được gọi là vật liệu bán dẫn vùng cấm rộng (độ rộng vùng cấm lớn hơn 2,2 eV), hay còn gọi là vật liệu bán dẫn nhiệt độ cao. Từ các nghiên cứu hiện tại về vật liệu và thiết bị bán dẫn thế hệ thứ ba, vật liệu bán dẫn silicon carbide và gallium nitride đã trưởng thành hơn, vàcông nghệ cacbua silicĐây là lĩnh vực nghiên cứu đã phát triển nhất, trong khi nghiên cứu về oxit kẽm, kim cương, nitrua nhôm và các vật liệu khác vẫn đang ở giai đoạn đầu.

Vật liệu và tính chất của chúng:

cacbua silicVật liệu này được sử dụng rộng rãi trong vòng bi gốm, van, vật liệu bán dẫn, con quay hồi chuyển, dụng cụ đo lường, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác, đã trở thành vật liệu không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

SiC là một loại siêu mạng tự nhiên và là một dạng đa hình đồng nhất điển hình. Hiện nay có hơn 200 họ đa hình đồng nhất (đã biết) do sự khác biệt trong trình tự sắp xếp giữa các lớp nguyên tử Si và C, dẫn đến các cấu trúc tinh thể khác nhau. Vì vậy, SiC rất phù hợp cho vật liệu nền điốt phát quang (LED) thế hệ mới và các vật liệu điện tử công suất cao.