1. Хусусиятҳои асосӣ ва гуногунии кристаллографии карбиди кремний
1.1 Сохтори атомӣ ва мураккабии политипӣ
(Хокаи карбиди кремний)
Карбиди кремний (SiC) моддаи дуӣ аст, ки аз атомҳои кремний ва карбон иборат аст, ки дар як торчаи хеле устувори ковалентӣ ҷойгир шудаанд, бо сахтии фавқулодааш муайян карда шудааст, гузаронандагии гармидиҳӣ, ва моликияти манзилии рақамӣ.
Баръакси нимноқилҳои муқаррарӣ ба монанди кремний ё германий, SiC дар як сохтори як кристалл мавҷуд нест, аммо дар зиёда аз он зоҳир мешавад 250 политипҳои фарқкунанда– навъҳои кристаллӣ, ки дар пайдарпаии қафаси қабатҳои кремний-карбон дар баробари меҳвари c фарқ мекунанд.
Политипҳои аз ҳама мувофиқ аз 3C-SiC иборатанд (мукааб, чаҳорчӯбаи zincblende), 4H-SiC, ва 6H-SiC (ҳам шашкунҷа), ҳар яки онҳо хусусиятҳои гуногуни рақамӣ ва гармиро нишон медиҳанд.
Дар байни инхо, 4H-SiC махсусан барои гаҷетҳои рақамии пуриқтидор ва басомади баланд бартарӣ дорад, зеро дар натиҷаи чандирии электронии баланд ва муқовимати пасти он дар муқоиса бо политипҳои гуногуни дигар.
Пайвастагии қавии ковалентӣ– дар бораи иборат аст 88% ковалентй ва 12% шахсияти ионӣ– устувории назарраси механикиро таъмин мекунад, беэътиноии химиявй, ва муқовимат ба зарари радиатсионӣ, SiC-ро барои раванд дар муҳити шадид мувофиқ созад.
1.2 Хусусиятҳои электронӣ ва гармӣ
Бартарии электронии SiC аз фарогирии васеъи он бармеояд, ки аз 2.3 eV (3C-SiC) ба 3.3 eV (4H-SiC), назар ба кремний ба таври назаррас калонтар аст 1.1 eV.
Ин фосилаи калон имкон медиҳад, ки гаҷетҳои SiC дар сатҳи хеле баландтар ҳарорат кор кунанд– чунон ки 600 ° C– бидуни тавлиди провайдери дохилӣ дастгоҳро аз ҳад зиёд, як маҳдудияти ҳаётан муҳим дар дастгоҳҳои электронии кремний.
Гайр аз ин, SiC дорои қувваи баланди майдони электрикӣ мебошад (~ 3 МВ/см), назар ба кремний такрибан дах баробар зиёд аст, имкон медиҳад, ки қабатҳои бориктари дрейф ва шикастани шиддати баландтар дар дастгоҳҳои барқӣ.
Кобилияти гармигузаронии он (~ 3.7– 4.9 В/см · К барои 4H-SiC) аз мис пештар аст, мусоидат ба паҳншавии самараноки гармӣ ва кам кардани талабот ба системаҳои мураккаби хунуккунӣ дар барномаҳои пуриқтидор.
Бо суръати баланди электронии пурқувват дохил карда шудааст (~ 2 × 10 ⁷ см/с), ин биноҳо имкон медиҳанд, ки транзисторҳо ва диодҳо дар асоси SiC зудтар иваз шаванд, бо шиддати баландтар мубориза баред, ва нисбат ба ҳамтоёни кремнийашон бо нишондиҳандаҳои беҳтари энергетикӣ кор мекунанд.
Ин сифатҳо якҷоя SiC-ро ҳамчун маводи асосӣ барои электроникаи насли оянда ҷойгир мекунанд, махсусан дар автомобильхои электрики, системаҳои энергияи барқароршаванда, ва технологияҳои кайҳонӣ.
( Хокаи карбиди кремний)
2. Синтез ва сохтани кристаллхои баландсифати кремний карбиди
2.1 Рушди массаи кристалл тавассути интиқоли буғи ҷисмонӣ
Истеҳсоли маҳсулоти тозагии баланд, яккристалл SiC яке аз ҷанбаҳои душвортарини ҷойгиркунии техникии он мебошад, асосан аз сабаби ҳарорати баланди сублиматсия (~ 2700 ° C )ва назорати мураккаби политип.
Технологияи пешқадам барои афзоиш додани масса ин интиқоли буғи ҷисмонӣ мебошад (PVT) стратегия, ба таври илова усули дигаргуншудаи Лели номида мешавад, ки дар он хокаи тозагии баландсифати SiC дар атмосфераи аргон дар ҳарорати аз ҳад зиёд сублиматсия карда мешавад 2200 ° C ва аз нав ба кристалл тухмӣ гузошта мешавад.
Назорати дақиқ аз болои нишебиҳои ҳарорат, гардиши газ, ва фишор барои кам кардани нуқсонҳо ба монанди микроқубурҳо муҳим аст, дислокация, ва иловаҳои политипӣ, ки самаранокии дастгоҳро паст мекунанд.
Ба пешравихо нигох накарда, суръати афзоиши кристаллхои SiC суст давом мекунад– одатан 0.1 ба 0.3 мм/соат– процесси энергияталаб ва гаронарзишро нисбат ба истеҳсоли силикон.
Тадкикоти доимй ба баланд бардоштани ориентациям тухмй нигаронида шудааст, ҳамоҳангии допинг, ва тарҳбандии тигел барои баланд бардоштани сифати баланд ва миқёспазирии кристалл.
2.2 Ҷойгиркунии қабати эпитаксиалӣ ва субстратҳои барои дастгоҳ омодашуда
Барои сохтани дастгоҳҳои рақамӣ, қабати лоғар эпитаксиалии SiC бо истифода аз таҳшини буғи химиявӣ дар зеризаминии умумӣ васеъ карда мешавад (CVD), одатан силанро истифода мебаранд (SiH ₄) ва лп (C ₃ H ҲАШТ) хамчун пешкадамон дар мухити водородй.
Ин қабати эпитаксиалӣ бояд назорати зичии дақиқро нишон диҳад, кам шудани зичии камбудихо, ва допинги мувофиқ (бо нитроген барои навъи n ё алюминийи сабук барои навъи p) барои сохтани минтақаҳои энергетикии гаҷетҳои энергетикӣ ба монанди MOSFETs ва диодҳои Шоттки.
Нобаробарии торӣ дар байни қабати субстрат ва эпитаксиалӣ, дар якҷоягӣ бо фишори такрорӣ аз фарқиятҳои афзоиши гармӣ, метавонад хатогиҳои устухон ва буришҳои бурро нишон диҳад, ки ба эътимоднокии асбоб таъсир мерасонанд.
Назорати пешрафта дар макон ва оптимизатсияи равандҳо воқеан зичии камбудиҳоро ба таври назаррас коҳиш доданд, имкон медиҳад, ки истеҳсоли тиҷоратии гаҷетҳои баландсифати SiC бо мӯҳлати тӯлонии амалиётӣ.
Дар Илова, пешрафти усулҳои коркарди кремний– ба монанди оворкунии тамоман хушк, имплантацияи ион, ва оксидшавии ҳарорати баланд– барои якчоя кардани хатхои мавчудаи истехсоли нимнокилхо ёрй расонд.
3. Барномаҳо дар дастгоҳҳои барқии электронӣ ва ҳалли энергетикӣ
3.1 Табдили нерӯи баландсифат ва ҳаракати барқ
Карбиди кремний воқеан як маводи калидӣ дар дастгоҳҳои электронии муосири барқӣ шудааст, ки қобилияти гузаштан дар басомадҳои баланд бо талафоти хеле кам рост ба андозаи хурдтар табдил меёбад, сабуктар, ва системаҳои боэътимоди иловагӣ.
Дар мошинҳои электрикӣ (EV), Инвертерҳои ба SiC асосёфта қувваи батареяи DCро ба кондитсионер барои муҳаррики электрикӣ табдил медиҳанд, дар басомадҳо ба қадри кофӣ кор мекунанд 100 кГц– назар ба инвертерҳои кремний ба таври назаррас зиёдтар аст– кам кардани андозаи қисмҳои ғайрифаъол ба монанди индукторҳо ва конденсаторҳо.
Ин боиси афзоиши ғафсии барқ мегардад, гуногунии ронандагии васеъ, ва такмил додани идоракунии гармидиҳӣ, бевосита ба монеаҳои ҳаётан муҳим дар сабки EV.
Истеҳсолкунандагон ва провайдерҳои муҳими автомобилӣ дар системаҳои гардонандаи худ SiC MOSFET-ро гирифтаанд., ноил шудан ба сарфаи молиявии нерӯи барқ 5– 10% дар муқоиса бо вариантҳои кремний.
Хамин тавр, дар пуркунандаи борт ва табдилдиҳандаҳои DC-DC, Гаҷетҳои SiC имкон медиҳанд, ки пуркунии тезтар ва иҷрои баландтар, суръатн гузаштан ба кашондани мудимтарин.
3.2 Чаҳорчӯбаи захираҳои барқароршаванда ва шабака
Дар фотоэлектрик (PV) инвертерҳои офтобӣ, Ҷузъҳои қудрати SiC тавассути коҳиш додани талафоти гузариш ва интиқол иҷрои конверсияро афзоиш медиҳанд, махсусан дар зери қисман тонна мушкилоти маъмул дар тавлиди нерӯи офтоб.
Ин такмил бозгашти умумии энергияи танзимоти офтобиро афзоиш медиҳад ва талаботи хунуккуниро коҳиш медиҳад, паст кардани нархҳои система ва баланд бардоштани эътимоднокӣ.
Дар генераторҳои шамол, Табдилдиҳандаҳои ба SiC асосёфта бо натиҷаи басомади тағйирёбанда аз генераторҳо хеле самараноктар кор мекунанд, имкон медиҳад, ки комбинатсияи беҳтари шабака ва сифати баланди барқ.
Насли гузашта, SiC дар мавҷҳои мустақими баландшиддат ҷойгир карда мешавад (HVDC) системаҳои интиқол ва трансформаторҳои сахт, ки дар он шиддати баланди корношоямии он ва амнияти гармидиҳӣ паймонро дастгирӣ мекунад, тақсимоти иқтидори баланд бо талафоти ҳадди ақал дар масофаи дур.
Ин пешрафтҳо барои беҳтар кардани шабакаҳои кӯҳнаи барқ ва мувофиқ кардани ҳиссаи афзояндаи захираҳои пароканда ва даврии экологӣ муҳиманд.
4. Нақшҳои пайдошаванда дар муҳити экстремалӣ ва технологияҳои квантӣ
4.1 Амалиёт дар мушкилоти шадид: Аэрокоинот, ядрой, ва Барномаҳои Deep-Well
Мустаҳкамии SiC электроникаи гузаштаро ба атмосфера дароз мекунад, ки маҳсулоти стандартӣ ноком мешаванд.
Дар системаҳои аэрокосмос ва муҳофизат, Сенсорҳои SiC ва дастгоҳҳои электронӣ дар ҳарорати баланд дақиқ кор мекунанд, дар назди двигательхои реактивй шароити радиациям баланд, мошинҳои боркаш дубора ворид мешаванд, ва зондҳои ҳуҷра.
Мустаҳкамии радиатсионӣ онро барои назорати нерӯгоҳи барқи атомӣ ва дастгоҳҳои электронии моҳвораӣ беҳтарин мекунад, ки дар он чо дучори шуоъхои иондоркунанда аппаратхои кремнийро суст карда метавонад.
Дар бозори нафту газ, Агрегатҳои ҳассосии ба SiC асосёфта дар дастгоҳҳои пармакунии чуқурӣ истифода мешаванд, то ба сатҳи ҳарорат тобовар бошанд. 300 ° C ва муҳити кимиёвии зангзананда, имкон медиҳад, ки дар вақти воқеӣ харидани маълумот барои беҳтар кардани иҷрои бартарафсозӣ.
Ин барномаҳо қобилияти SiC-ро барои нигоҳ доштани ростқавлии меъморӣ ва функсияҳои электрикӣ дар шароити механикӣ истифода мебаранд., гармӣ, ва стресс ва изтироби кимиёвӣ.
4.2 Муттаҳидшавӣ ба системаҳои амалиётии фотоника ва квантӣ
Дастгоҳҳои электронии классикии гузашта, SiC ҳамчун системаи рӯҳбаландкунанда барои технологияҳои квантӣ аз сабаби намоён будани камбудиҳои омилҳои оптикии фаъол пайдо мешавад.– ба монанди дивакансия ва ҷойҳои холии кремний– ки фотолюминесценцияи ба spin вобастаро нишон медиханд.
Ин камбудиҳоро дар ҳарорати хонагӣ ислоҳ кардан мумкин аст, ҳамчун битҳои квантӣ амал мекунанд (кубит) ё эмитентҳои якфотонӣ барои мутақобилаи квантӣ ва гирифтан.
Фокуси фарох ва тамаркузи пасти провайдери хидматрасонӣ имкон медиҳад, ки вақтҳои тӯлонии гардиш ҳамоҳанг шаванд, барои коркарди маълумотҳои квантӣ муҳим аст.
Гайр аз ин, SiC бо стратегияҳои микрофабрика мувофиқ аст, ки интеграцияи эментрхои квантиро ба схемахои фотоникй ва резонаторхо таъмин менамояд.
Ин омехтаи қобилияти квантӣ ва ҷойгиркунии миқёспазирии тиҷоратӣ SiC ҳамчун маҳсулоти махсусе, ки фосиларо дар байни илми фундаменталии квантӣ ва муҳандисии муфиди дастгоҳ мепайвандад..
Дар ҷамъбаст, карбиди кремний ба тағири стандартии технологияи муосири нимноқилҳо ишора мекунад, истифодаи самаранокии нобаробар дар самаранокии барқ, идоракунии гармидиҳӣ, ва устувории экологӣ.
Аз имкон додани системаҳои энергетикии сабз то иктишоф дар кайҳон ва ҷаҳони квантӣ, SiC барои аз нав муайян кардани ҳудуди он чизе, ки хеле имконпазир аст, боқӣ мемонад.
Фурӯшанда
RBOSCHCO як таъминкунандаи боэътимоди ҷаҳонии маводи кимиёвӣ мебошад & истеҳсолкунанда бо зиёда аз 12 таҷрибаи солона дар таъмини кимиёвӣ ва наноматериалҳои баландсифат. Ширкат ба бисёр кишварҳо содир мекунад, монанди ШМА, Канада, Аврупо, БАА, Африқои Ҷанубӣ, Танзания, Кения, Миср, Нигерия, Камерун, Уганда, мурғи марҷон, Мексика, Озарбойчон, Бельгия, Кипр, Ҷумҳуриӣ Чех, Бразилия, Чили, Аргентина, Дубай, Япония, Корея, Вьетнам, Таиланд, Малайзия, Индонезия, Австралия,Олмон, Франция, Италия, Португалия ва ғайра. Ҳамчун як истеҳсолкунандаи пешбари рушди нанотехнология, RBOSCHCO дар бозор бартарӣ дорад. Гурӯҳи кории касбии мо барои беҳтар кардани самаранокии соҳаҳои мухталиф ҳалли беҳтарин пешниҳод мекунад, арзиш эҷод кунед, ва бо душвориҳои гуногун ба осонӣ мубориза мебаранд. Агар шумо ҷустуҷӯ доред таркиби sic, лутфан ба почтаи электронӣ ирсол кунед: [email protected]
Тегҳо: карбиди кремний,мосфети карбиди кремний,мофет сик
Ҳама мақолаҳо ва тасвирҳо аз Интернет мебошанд. Агар ягон масъалаи ҳуқуқи муаллиф вуҷуд дошта бошад, лутфан бо мо дар вақти барои нест кардани.
Моро пурсед