Кремний карбидінің (SiC) дамуы және қолданылуы
1. SiC инновациясының ғасыры
Кремний карбидінің (SiC) саяхаты 1893 жылы Эдвард Гудрих Ачесон кварц пен көміртекті электрлік қыздыру арқылы SiC өнеркәсіптік өндірісіне қол жеткізу үшін көміртекті материалдарды пайдаланып, Ачесон пешін жасаған кезде басталды. Бұл өнертабыс SiC индустрияландырудың басталуын белгіледі және Ачесонға патент алды.
20 ғасырдың басында SiC, ең алдымен, керемет қаттылығы мен тозуға төзімділігіне байланысты абразив ретінде пайдаланылды. 20 ғасырдың ортасына қарай химиялық буларды тұндыру (CVD) технологиясындағы жетістіктер жаңа мүмкіндіктердің құлпын ашты. Rustum Roy бастаған Bell Labs зерттеушілері CVD SiC негізін салып, графит беттерінде алғашқы SiC жабындарына қол жеткізді.
1970 жылдары Union Carbide корпорациясы галий нитриді (GaN) жартылай өткізгіш материалдарының эпитаксиалды өсуіне SiC-қапталған графитті қолданған кезде үлкен жетістік болды. Бұл жетістік жоғары өнімді GaN негізіндегі жарықдиодтар мен лазерлерде шешуші рөл атқарды. Онжылдықтар ішінде SiC жабындары жартылай өткізгіштерден асып, өндіріс техникасын жетілдірудің арқасында аэроғарыштық, автомобильдік және энергетикалық электроникадағы қолданбаларға дейін кеңейді.
Бүгінгі таңда термиялық бүрку, PVD және нанотехнология сияқты инновациялар SiC жабындарының өнімділігі мен қолданылуын одан әрі жақсартып, оның алдыңғы қатарлы салалардағы әлеуетін көрсетеді.
2. SiC кристалдық құрылымдарын және қолданылуын түсіну
SiC атомдық орналасуы бойынша текше (3С), алтыбұрышты (H) және ромбоэдрлік (R) құрылымдарға жіктелген 200-ден астам политиптерге ие. Олардың ішінде 4H-SiC және 6H-SiC сәйкесінше жоғары қуатты және оптоэлектрондық құрылғыларда кеңінен қолданылады, ал β-SiC жоғары жылу өткізгіштігімен, тозуға төзімділігімен және коррозияға төзімділігімен бағаланады.
β-SiCжылу өткізгіштігі сияқты бірегей қасиеттер120-200 Вт/м·Кжәне графитке сәйкес келетін термиялық кеңею коэффициенті оны пластинаның эпитаксистік жабдығындағы беткі жабындар үшін қолайлы материал етеді.
3. SiC жабындары: қасиеттері және дайындау әдістері
SiC жабындары, әдетте β-SiC, қаттылық, тозуға төзімділік және термиялық тұрақтылық сияқты беттік қасиеттерді жақсарту үшін кеңінен қолданылады. Дайындаудың жалпы әдістеріне мыналар жатады:
- Химиялық булардың тұндыру (CVD):Тамаша адгезиясы және біркелкілігі бар жоғары сапалы жабындарды қамтамасыз етеді, үлкен және күрделі негіздерге өте ыңғайлы.
- Будың физикалық тұндыру (PVD):Жоғары дәлдіктегі қолданбаларға жарамды жабын құрамын дәл бақылауды ұсынады.
- Бүрку әдістері, электрохимиялық тұндыру және суспензиямен қаптау: Арнайы қолданбалар үшін үнемді балама ретінде қызмет етіңіз, бірақ адгезиясы мен біркелкілігі әртүрлі шектеулермен.
Әрбір әдіс субстрат сипаттамалары мен қолдану талаптары негізінде таңдалады.
4. MOCVD-дегі SiC-қапталған графиттік сенсорлар
SiC қапталған графитті сезгіштер жартылай өткізгіштер мен оптоэлектрондық материалдар өндірісіндегі негізгі процесс болып табылатын Металл органикалық химиялық буларды тұндыру (MOCVD) үшін таптырмас.
Бұл қабылдағыштар термиялық тұрақтылықты қамтамасыз ететін және қоспаның ластануын азайтатын эпитаксиалды қабықшаның өсуіне сенімді қолдау көрсетеді. SiC жабыны сонымен қатар тотығуға төзімділікті, бет қасиеттерін және интерфейс сапасын жақсартады, бұл пленканың өсуі кезінде дәл бақылауға мүмкіндік береді.
5. Болашаққа ілгерілеу
Соңғы жылдары SiC қапталған графиттік негіздердің өндіріс процестерін жақсартуға айтарлықтай күш жұмсалды. Зерттеушілер шығындарды азайта отырып, жабынның тазалығын, біркелкілігін және қызмет ету мерзімін арттыруға назар аударады. Сонымен қатар, инновациялық материалдарды барлау сияқтытантал карбиді (TaC) жабындарыжылуөткізгіштік пен коррозияға төзімділіктің ықтимал жақсартуларын ұсынады, бұл жаңа буын шешімдеріне жол ашады.
SiC жабыны бар графит сенсорларына сұраныс өсуде, интеллектуалды өндіріс пен өнеркәсіптік ауқымдағы өндірістегі жетістіктер жартылай өткізгіштер мен оптоэлектроника салаларының дамып келе жатқан қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін жоғары сапалы өнімдерді дамытуға одан әрі қолдау көрсетеді.
Жіберу уақыты: 24 қараша 2023 ж