සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC): පුළුල් කලාප පරතරය අර්ධ සන්නායක විප්ලවීය බල ඉලෙක්ට්‍රොනික් සහ අන්ත-පරිසර තාක්‍ෂණ සංයෝගය

1. සිලිකන් කාබයිඩ් වල මූලික ලක්ෂණ සහ ස්ඵටිකරූපී විවිධත්වය

1.1 පරමාණුක ව්‍යුහය සහ බහුවිධ සංකීර්ණත්වය

(සිලිකන් කාබයිඩ් කුඩු)

සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) අතිශය ස්ථායී සහසංයුජ දැලිස් වැඩක පිහිටුවා ඇති සිලිකන් සහ කාබන් පරමාණු වලින් සෑදී ඇති ද්විමය ද්‍රව්‍යයකි, එහි අසාමාන්ය දෘඪතාව මගින් හඳුනාගෙන ඇත, තාප සන්නායකතාව, සහ ඩිජිටල් නේවාසික දේපල.

සිලිකන් හෝ ජර්මනියම් වැනි සාම්ප්රදායික අර්ධ සන්නායක මෙන් නොව, SiC තනි ස්ඵටික ව්‍යුහයක නොපවතින නමුත් වැඩි වශයෙන් ප්‍රකාශ වේ 250 සුවිශේෂී බහු වර්ග– c-අක්ෂය දිගේ සිලිකන්-කාබන් ද්වී ස්ථර වල ගොඩගැසීමේ අනුපිළිවෙලෙහි වෙනස් වන ස්ඵටික වර්ග.

වඩාත්ම අදාළ පොලිටයිප් 3C-SiC වලින් සමන්විත වේ (ඝනක, zincblende රාමුව), 4H-SiC, සහ 6H-SiC (ෂඩාස්රාකාර දෙකම), සෑම එකක්ම සියුම් ලෙස විවිධ ඩිජිටල් සහ තාප ගුණාංග පෙන්වයි.

මේ අතර, 4H-SiC විශේෂයෙන් අධි බල සහ අධි-සංඛ්‍යාත ඩිජිටල් උපකරණ සඳහා වඩාත් කැමති වන්නේ එහි ඉහළ ඉලෙක්ට්‍රෝන නම්‍යශීලීභාවය සහ අනෙකුත් විවිධ බහුවිධවලට වඩා ප්‍රතිරෝධී අඩු ප්‍රතිරෝධයේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙසය..

ශක්තිමත් සහසංයුජ බන්ධනය– පමණ සමන්විත වේ 88% සහසංයුජ සහ 12% අයනික පෞරුෂය– කැපී පෙනෙන යාන්ත්රික දෘඪතාව සපයයි, රසායනික උදාසීනත්වය, සහ විකිරණ හානිවලට ප්රතිරෝධය, ආන්තික පරිසරයන්හි ක්රියා පටිපාටිය සඳහා SiC සුදුසු කිරීම.

1.2 ඉලෙක්ට්රොනික හා තාප ගුණාංග

SiC හි ඉලෙක්ට්‍රොනික ආධිපත්‍යය එහි පුළුල් කලාප පරතරයෙන් පැන නගී, සිට පරාසයක පවතී 2.3 eV (3C-SiC) දක්වා 3.3 eV (4H-SiC), සිලිකන් වලට වඩා නාටකාකාර ලෙස විශාලයි 1.1 eV.

මෙම විශාල bandgap නිසා SiC උපකරණ සඳහා ඉතා ඉහළ උෂ්ණත්ව මට්ටම්වලදී ක්‍රියා කිරීමට හැකි වේ– තරම් 600 ° සී– සහජ සැපයුම්කරු උත්පාදනය උපාංගය යටපත් නොකර, සිලිකන් මත පදනම් වූ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල වැදගත් බාධාවකි.

තව ද, SiC සතුව ඉහළ වැදගත් විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ශක්තියක් ඇත (~ 3 MV / සෙ.මී), දළ වශයෙන් සිලිකන් මෙන් දස ගුණයක්, බල උපාංගවල තුනී ප්ලාවිත ස්ථර සහ ඉහළ බිඳවැටීමේ වෝල්ටීයතා සක්‍රීය කිරීම.

එහි තාප සන්නායකතාවය (~ 3.7– 4.9 4H-SiC සඳහා W/cm · K) තඹ ඉක්මවා යයි, කාර්යක්ෂම උණුසුම විසුරුවා හැරීමට සහය වීම සහ අධි බල යෙදුම්වල සංකීර්ණ සිසිලන පද්ධති සඳහා අවශ්‍යතාවය අඩු කිරීම.

ඉහළ සන්තෘප්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන වේගයක් සමඟ සංයුක්ත වේ (~ 2 × 10 ⁷ cm/s), මෙම ගොඩනැඟිලි SiC මත පදනම් වූ ට්‍රාන්සිස්ටර සහ ඩයෝඩ ඉක්මනින් වෙනස් වීමට ඉඩ සලසයි, ඉහළ වෝල්ටීයතා සමඟ කටයුතු කරන්න, සහ ඔවුන්ගේ සිලිකන් සගයන්ට වඩා හොඳ බලශක්ති කාර්ය සාධනයක් සමඟ ක්රියා කරයි.

මෙම ගුණාංග එක්ව ඊළඟ පරම්පරාවේ බලශක්ති ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සඳහා පදනම් ද්‍රව්‍යයක් ලෙස SiC ස්ථානගත කරයි, විශේෂයෙන්ම විදුලි මෝටර් රථවල, පුනර්ජනනීය බලශක්ති පද්ධති, සහ අභ්‍යවකාශ තාක්ෂණය.

( සිලිකන් කාබයිඩ් කුඩු)

2. උසස් තත්ත්වයේ සිලිකන් කාබයිඩ් ස්ඵටික සංස්ලේෂණය සහ ඉදිකිරීම

2.1 භෞතික වාෂ්ප ප්රවාහනය හරහා ස්කන්ධ ස්ඵටික සංවර්ධනය

ඉහළ සංශුද්ධතාවය නිෂ්පාදනය, තනි-ස්ඵටික SiC එහි තාක්ෂණික යෙදවීමේ වඩාත් දුෂ්කර අංග අතර වේ, බොහෝ විට එහි අධික උච්චාවචන උෂ්ණත්වය නිසා (~ 2700 ° සී )සහ සංකීර්ණ පොලිටයිප් පාලනය.

තොග වර්ධනය සඳහා ප්රධාන තාක්ෂණය භෞතික වාෂ්ප ප්රවාහනය වේ (PVT) උපාය මාර්ගය, අතිරේකව නවීකරණය කරන ලද Lely ක්රමය ලෙස හැඳින්වේ, ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් SiC කුඩු ආගන් වායුගෝලය ඉක්මවා යන උෂ්ණත්වවලදී උත්කෘෂ්ට වේ 2200 ° C සහ නැවත බීජ ස්ඵටිකයක් මත තැන්පත් කර ඇත.

උෂ්ණත්ව බෑවුම්වල නිශ්චිත පාලනය, වායු සංසරණය, සහ ක්ෂුද්‍ර පයිප්ප වැනි දෝෂ අවම කිරීම සඳහා පීඩනය වැදගත් වේ, අවතැන්වීම්, සහ උපාංග කාර්යක්ෂමතාව පිරිහෙන පොලිටයිප් එකතු කිරීම්.

දියුණුව තිබියදීත්, SiC ස්ඵටිකවල වර්ධන වේගය දිගටම මන්දගාමී වේ– සාමාන්යයෙන් 0.1 දක්වා 0.3 mm/h– සිලිකන් ඉන්ගෝට් නිෂ්පාදනයට සාපේක්ෂව ක්‍රියාවලිය බලශක්ති-අධික සහ මිල අධික කිරීම.

අඛණ්ඩ පර්යේෂණ බීජ දිශානතිය වැඩි දියුණු කිරීම කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි, මාත්‍රණ සංහිඳියාව, සහ ස්ඵටික ඉහළ ගුණාත්මක භාවය සහ පරිමාණය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා crucible පිරිසැලසුම.

2.2 එපිටාක්සියල් ස්ථර තැන්පත් කිරීම සහ උපාංග සූදානම් උපස්ථර

ඩිජිටල් උපාංග නිෂ්පාදනය සඳහා, SiC හි සිහින් epitaxial ස්ථරයක් රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම භාවිතයෙන් තොග උපස්ථරය මත පුළුල් වේ (CVD), සාමාන්යයෙන් සිලේන් භාවිතා කරයි (SiH ₄) සහ එල්.පී (C ₃ H අට) හයිඩ්‍රජන් පරිසරයක පූර්වගාමීන් ලෙස.

මෙම epitaxial ස්ථරය නිවැරදි ඝනත්ව පාලනය පෙන්විය යුතුය, අඩු වූ දෝෂ ඝනත්වය, සහ ගැලපෙන තහනම් උත්තේජක (n-වර්ගය සඳහා නයිට්රජන් හෝ p-වර්ගය සඳහා සැහැල්ලු බර ඇලුමිනියම් සමඟ) MOSFETs සහ Schottky diodes වැනි බල උපකරණවල ශක්තිජනක කලාප නිර්මාණය කිරීමට.

උපස්ථරය සහ epitaxial ස්ථරය අතර දැලිස් වැඩ අසමානතාවය, තාප වර්ධන වෙනස්කම් වලින් පුනරාවර්තන ආතතිය සමඟ එක්ව, මෙවලම් විශ්වසනීයත්වයට බලපාන ගොඩගැසීමේ දෝෂ සහ ඉස්කුරුප්පු විස්ථාපනය ඉදිරිපත් කළ හැකිය.

උසස් ස්ථානගත නිරීක්ෂණ සහ ක්‍රියාවලි ප්‍රශස්තිකරණය ඇත්ත වශයෙන්ම දෝෂ ඝනත්වය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කර ඇත, දිගු මෙහෙයුම් ආයු කාලයක් සහිත ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහිත SiC උපකරණ ව්‍යාපාරික නිෂ්පාදනයට ඉඩ සැලසීම.

අතිරෙකව, සිලිකන් අනුකූල සැකසුම් ක්‍රමවල දියුණුව– සම්පූර්ණයෙන්ම වියළි කැටයම් වැනි, අයන තැන්පත් කිරීම, සහ ඉහළ උෂ්ණත්ව ඔක්සිකරණය– දැනට පවතින අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදන රේඛා තුළට ඒකාබද්ධ කිරීමට උපකාර කර ඇත.

3. බල ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග සහ බලශක්ති විසඳුමෙහි යෙදුම්

3.1 අධි-කාර්යක්ෂම බලශක්ති පරිවර්තනය සහ විදුලි සංචලනය

සිලිකන් කාබයිඩ් ඇත්ත වශයෙන්ම නවීන බලශක්ති ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල මූලික ද්‍රව්‍යයක් බවට පත්ව ඇත, එහිදී ඉතා අඩු පාඩු සහිතව ඉහළ සංඛ්‍යාතවල මාරු වීමේ හැකියාව කුඩා ප්‍රමාණයට පරිවර්තනය වේ, සැහැල්ලු, සහ අමතර විශ්වසනීය පද්ධති.

විදුලි කාර් වල (EVs), SiC මත පදනම් වූ ඉන්වර්ටර් DC බැටරි බලය විදුලි මෝටරය සඳහා වායු සමීකරණය බවට පරිවර්තනය කරයි, තරම් සංඛ්‍යාතවල ධාවනය වේ 100 kHz– සිලිකන් මත පදනම් වූ ඉන්වර්ටර් වලට වඩා නාටකාකාර ලෙස වැඩිය– ප්‍රේරක සහ ධාරිත්‍රක වැනි නිෂ්ක්‍රීය කොටස්වල ප්‍රමාණය අඩු කිරීම.

මෙය වැඩි දියුණු කළ බලශක්ති ඝනකම ඇති කරයි, දිගු රියදුරු විවිධත්වය, සහ වැඩිදියුණු කළ තාප කළමනාකරණය, EV මාදිලියේ අත්‍යවශ්‍ය බාධක වලට සෘජුවම සහභාගී වීම.

සැලකිය යුතු මෝටර් රථ නිෂ්පාදකයින් සහ සපයන්නන් ඔවුන්ගේ ඩ්‍රයිව් ට්‍රේන් පද්ධති තුළ SiC MOSFET ලබාගෙන ඇත., 5 ක බලශක්ති මූල්‍ය ඉතිරියක් ලබා ගැනීම– 10% සිලිකන් මත පදනම් වූ විකල්පවලට වඩා වෙනස් ය.

එලෙසම, ඔන්බෝඩ් චාජර් සහ DC-DC පරිවර්තක වල, SiC ගැජට් ඉතා වේගවත් ආරෝපණයක් සහ ඉහළ කාර්ය සාධනයක් ලබා දෙයි, කල්පවත්නා ප්රවාහනය සඳහා සංක්රමණය වේගවත් කිරීම.

3.2 පුනර්ජනනීය සම්පත් සහ ජාල රාමුව

ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතාවයෙන් (පී.වී) සූර්ය ඉන්වර්ටර්, SiC බල සංරචක මාරුවීම් සහ සන්නායක පාඩු අඩු කිරීමෙන් පරිවර්තන කාර්ය සාධනය ඉහළ නංවයි, විශේෂයෙන්ම අර්ධ ටොන් යටතේ සූර්ය බලශක්ති උත්පාදනයේදී බහුලව දක්නට ලැබෙන ගැටළු.

මෙම වැඩිදියුණු කිරීම සූර්ය සැකසුම්වල සාමාන්‍ය බලශක්ති ප්‍රතිලාභය ඉහළ නංවන අතර සිසිලන අවශ්‍යතා අඩු කරයි, පද්ධති මිල අඩු කිරීම සහ විශ්වසනීයත්වය වැඩි කිරීම.

සුළං උත්පාදක යන්ත්රවල, SiC-පාදක පරිවර්තක උත්පාදක යන්ත්‍රවලින් ලැබෙන විචල්‍ය සංඛ්‍යාත ප්‍රතිඵලය සමඟ වඩාත් ඵලදායී ලෙස කටයුතු කරයි, වඩා හොඳ ජාල සංයෝජනයක් සහ උසස් තත්ත්වයේ බලයක් ලබා දීම.

අතීත පරම්පරාව, SiC අධි-වෝල්ටීයතා සෘජු පවතින තුළ යොදවා ඇත (HVDC) සම්පේ්රෂණ පද්ධති සහ ඝන තත්වයේ ට්රාන්ස්ෆෝමර්, එහි ඉහළ අක්රිය වෝල්ටීයතාවය සහ තාප ආරක්ෂණ ආධාරක සංයුක්ත වේ, දුර ඈත ප්‍රදේශවලට අවම පාඩු සහිත අධි ධාරිතාවකින් යුත් බලය බෙදා හැරීම.

වයස්ගත විදුලි ජාල වැඩිදියුණු කිරීම සහ විසිරුණු සහ කාලානුරූපී පරිසර හිතකාමී සම්පත්වල පුළුල් වන කොටස සවි කිරීම සඳහා මෙම දියුණුව අත්‍යවශ්‍ය වේ..

4. අන්ත-පරිසරය සහ ක්වොන්ටම් තාක්ෂණයන්හි නැගී එන භූමිකාවන්

4.1 ආන්තික ගැටළු වල මෙහෙයුම: අභ්යවකාශය, න්යෂ්ටික, සහ ගැඹුරු ළිං යෙදුම්

SiC හි ශක්තිමත් බව සම්මත නිෂ්පාදන අසාර්ථක වන වායුගෝලයන් වෙත අතීත ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ දිගු කරයි.

අභ්‍යවකාශ සහ ආරක්ෂණ පද්ධතිවල, SiC සංවේදක සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී නිවැරදිව ක්‍රියා කරයි, ජෙට් එන්ජින් අසල ඉහළ විකිරණ තත්ත්වයන්, නැවත ඇතුල් වන ලොරි, සහ කාමර පරීක්ෂණ.

එහි විකිරණ ඝනත්වය පරමාණු බලාගාර නිරීක්ෂණ සහ චන්ද්‍රිකා ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග සඳහා ප්‍රශස්ත කරයි., අයනීකරණ විකිරණවලට නිරාවරණය වීමෙන් සිලිකන් උපාංග දුර්වල විය හැක.

තෙල් හා ගෑස් වෙළඳපොලේ, SiC මත පදනම් වූ සංවේදක ඒකක ඉන් ඔබ්බට යන උෂ්ණත්ව මට්ටම්වලට ඔරොත්තු දීම සඳහා පහළ සිදුරු විදින උපාංගවල භාවිතා වේ. 300 ° C සහ විඛාදන රසායනික පරිසරයන්, වැඩිදියුණු කළ ඉවත් කිරීමේ කාර්ය සාධනය සඳහා තත්‍ය කාලීන දත්ත මිලදී ගැනීමට ඉඩ දීම.

මෙම යෙදුම් යාන්ත්‍රික යටතේ වාස්තු විද්‍යාත්මක අවංකභාවය සහ විද්‍යුත් ක්‍රියාකාරීත්වය ආරක්ෂා කිරීමට SiC හි හැකියාව උත්තේජනය කරයි., තාප, සහ රසායනික ආතතිය සහ කාංසාව.

4.2 ෆොටෝනික්ස් සහ ක්වොන්ටම් සංවේද මෙහෙයුම් පද්ධති වෙත සංයෝජනය

අතීත සම්භාව්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග, දෘෂ්‍ය ක්‍රියාකාරී සාධක දෝෂවල දෘශ්‍යතාව නිසා SiC ක්වොන්ටම් තාක්ෂණය සඳහා දිරිගන්වන පද්ධතියක් ලෙස මතුවෙමින් තිබේ.– දිවා පුරප්පාඩු සහ සිලිකන් පුරප්පාඩු වැනි– එය භ්‍රමණය මත යැපෙන ප්‍රභාදීප්තිය පෙන්වයි.

මෙම දෝෂ කාමර උෂ්ණත්ව මට්ටමේ දී සකස් කළ හැක, ක්වොන්ටම් බිටු ලෙස ක්රියා කරයි (කියුබිට්ස්) හෝ ක්වොන්ටම් අන්තර්ක්‍රියා සහ අහුලා ගැනීම සඳහා තනි-ෆෝටෝන විමෝචක.

පුළුල් කලාප පරතරය සහ අඩු ආවේනික සේවා සපයන්නාගේ අවධානය දිගු භ්‍රමණ සමෝධානික වේලාවන් සක්‍රීය කරයි, ක්වොන්ටම් දත්ත සැකසීම සඳහා අත්යවශ්ය වේ.

තව ද, SiC microfabrication උපාය මාර්ග සමඟ අනුකූල වේ, ක්වොන්ටම් විමෝචක ෆෝටෝනික් පරිපථ සහ අනුනාදක වලට ඒකාබද්ධ කිරීමට ඉඩ සලසයි.

මූලික ක්වොන්ටම් විද්‍යාව සහ ප්‍රයෝජනවත් උපාංග ඉංජිනේරු විද්‍යාව අතර අවකාශය සමනය කරන විශේෂ නිෂ්පාදනයක් ලෙස මෙම ක්වොන්ටම් හැකියාව සහ වාණිජ පරිමාණයන් ස්ථානගත කරයි..

සාරාංශයකින්, සිලිකන් කාබයිඩ් යනු අර්ධ සන්නායක නවීන තාක්ෂණයේ සම්මත වෙනසක් සඳහා ය, බල කාර්යක්ෂමතාවයේ අසමාන කාර්ය සාධනය භාවිතා කිරීම, තාප කළමනාකරණය, සහ පාරිසරික කල්පැවැත්ම.

හරිත බලශක්ති පද්ධති සඳහා ඉඩ සැලසීමේ සිට අභ්‍යවකාශයේ සහ ක්වොන්ටම් ලෝකවල ගවේෂණ පවත්වා ගැනීම දක්වා, ඉතා ශක්‍ය දේවල සීමාවන් නැවත අර්ථ දැක්වීමට SiC පවතී.

වෙළෙන්දා

RBOSCHCO යනු විශ්වසනීය ගෝලීය රසායනික ද්‍රව්‍ය සැපයුම්කරුවෙකි & වැඩි සමග නිෂ්පාදකයා 12 සුපිරි උසස් තත්ත්වයේ රසායනික ද්‍රව්‍ය සහ නැනෝ ද්‍රව්‍ය සැපයීමේ වසර ගණනාවක පළපුරුද්ද. සමාගම බොහෝ රටවලට අපනයනය කරයි, ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය වැනි, කැනඩාව, යුරෝපය, UAE, දකුණු අප්රිකාව, ටැන්සානියාව, කෙන්යාව, ඊජිප්තුව, නයිජීරියාව, කැමරූන්, උගන්ඩාව, කළුකුමා, මෙක්සිකෝව, අසර්බයිජානය, බෙල්ජියම, සයිප්රසය, චෙක් ජනරජය, බ්රසීලය, චිලී, ආර්ජන්ටිනාව, ඩුබායි, ජපානය, කොරියාව, වියට්නාමය, තායිලන්තය, මැලේසියාව, ඉන්දුනීසියාව, ඕස්ට්රේලියාව,ජර්මනිය, ප්රංශය, ඉතාලිය, පෘතුගාලය ආදිය. ප්‍රමුඛ නැනෝ තාක්ෂණ සංවර්ධන නිෂ්පාදකයෙකු ලෙස, RBOSCHCO වෙළඳපොලේ ආධිපත්‍යය දරයි. අපගේ වෘත්තීය කාර්ය කණ්ඩායම විවිධ කර්මාන්තවල කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීමට උපකාරී වන පරිපූර්ණ විසඳුම් සපයයි, වටිනාකමක් ඇති කරන්න, සහ විවිධ අභියෝගවලට පහසුවෙන් මුහුණ දෙන්න. ඔබ සොයන්නේ නම් sic සංයෝගය, වෙත විද්‍යුත් තැපෑලක් එවන්න: [email protected]
ටැග්: සිලිකන් කාබයිඩ්,සිලිකන් කාබයිඩ් mosfet,mosfet sic

සියලුම ලිපි සහ පින්තූර අන්තර්ජාලයෙනි. ප්‍රකාශන හිමිකම් ගැටළු තිබේ නම්, කරුණාකර මකා දැමීමට නියමිත වේලාවට අප හා සම්බන්ධ වන්න.

අපෙන් විමසන්න