Zhvillimi dhe aplikimet e karabit të silikonit (SiC)
1. Një shekull inovacioni në SiC
Udhëtimi i karabit të silikonit (SiC) filloi në 1893, kur Edward Goodrich Acheson projektoi furrën Acheson, duke përdorur materiale karboni për të arritur prodhimin industrial të SiC përmes ngrohjes elektrike të kuarcit dhe karbonit. Kjo shpikje shënoi fillimin e industrializimit të SiC dhe i dha Acheson një patentë.
Në fillim të shekullit të 20-të, SiC u përdor kryesisht si gërryes për shkak të ngurtësisë së tij të jashtëzakonshme dhe rezistencës ndaj konsumit. Nga mesi i shekullit të 20-të, përparimet në teknologjinë e depozitimit të avullit kimik (CVD) hapën mundësi të reja. Studiuesit në Bell Labs, të udhëhequr nga Rustum Roy, hodhën bazat për CVD SiC, duke arritur veshjet e para të SiC në sipërfaqet e grafitit.
Vitet 1970 panë një përparim të madh kur Union Carbide Corporation aplikoi grafit të veshur me SiC në rritjen epitaksiale të materialeve gjysmëpërçuese të nitridit të galiumit (GaN). Ky përparim luajti një rol kryesor në LED dhe lazer me performancë të lartë të bazuar në GaN. Gjatë dekadave, veshjet SiC janë zgjeruar përtej gjysmëpërçuesve në aplikime në hapësirën ajrore, automobilistikë dhe elektronikën e energjisë, falë përmirësimeve në teknikat e prodhimit.
Sot, risitë si spërkatja termike, PVD dhe nanoteknologjia po përmirësojnë më tej performancën dhe aplikimin e veshjeve të SiC, duke shfaqur potencialin e tij në fushat më të avancuara.
2. Kuptimi i strukturave dhe përdorimeve të kristalit të SiC
SiC krenohet me mbi 200 politipe, të kategorizuara sipas rregullimeve të tyre atomike në struktura kubike (3C), gjashtëkëndore (H) dhe romboedrale (R). Midis tyre, 4H-SiC dhe 6H-SiC përdoren gjerësisht në pajisjet me fuqi të lartë dhe optoelektronike, përkatësisht, ndërsa β-SiC vlerësohet për përçueshmërinë e lartë termike, rezistencën ndaj konsumit dhe rezistencën ndaj korrozionit.
β-SiCvetitë unike, të tilla si përçueshmëria termike e120-200 W/m·Kdhe një koeficient zgjerimi termik që përputhet ngushtë me grafitin, e bëjnë atë materialin e preferuar për veshjet sipërfaqësore në pajisjet e epitaksisë me vaferë.
3. Veshjet SiC: Vetitë dhe Teknikat e Përgatitjes
Veshjet SiC, zakonisht β-SiC, aplikohen gjerësisht për të përmirësuar vetitë e sipërfaqes si ngurtësia, rezistenca ndaj konsumit dhe stabiliteti termik. Metodat e zakonshme të përgatitjes përfshijnë:
- Depozitimi i avullit kimik (CVD):Ofron veshje me cilësi të lartë me ngjitje dhe uniformitet të shkëlqyer, ideale për nënshtresa të mëdha dhe komplekse.
- Depozitimi fizik i avullit (PVD):Ofron kontroll të saktë mbi përbërjen e veshjes, i përshtatshëm për aplikime me precizion të lartë.
- Teknikat e spërkatjes, depozitimi elektrokimik dhe veshja me llucë: Shërbejnë si alternativa me kosto efektive për aplikime specifike, megjithëse me kufizime të ndryshme në ngjitje dhe uniformitet.
Çdo metodë zgjidhet bazuar në karakteristikat e substratit dhe kërkesat e aplikimit.
4. Suceptorët e grafitit të veshur me SiC në MOCVD
Ngjitësit e grafitit të veshur me SiC janë të domosdoshëm në Depozitimin e Avullit Kimik Organik Metal (MOCVD), një proces kyç në prodhimin e materialeve gjysmëpërçuese dhe optoelektronike.
Këta sensorë ofrojnë mbështetje të fortë për rritjen e filmit epitaksial, duke siguruar stabilitet termik dhe duke reduktuar ndotjen nga papastërtitë. Veshja SiC gjithashtu rrit rezistencën ndaj oksidimit, vetitë e sipërfaqes dhe cilësinë e ndërfaqes, duke mundësuar kontroll të saktë gjatë rritjes së filmit.
5. Përparimi drejt së ardhmes
Vitet e fundit, përpjekje të konsiderueshme janë drejtuar në përmirësimin e proceseve të prodhimit të nënshtresave të grafitit të veshura me SiC. Studiuesit po fokusohen në rritjen e pastërtisë, uniformitetit dhe jetëgjatësisë së veshjes duke ulur kostot. Për më tepër, eksplorimi i materialeve inovative siVeshjet e karbitit të tantalit (TaC).ofron përmirësime të mundshme në përçueshmërinë termike dhe rezistencën ndaj korrozionit, duke hapur rrugën për zgjidhjet e gjeneratës së ardhshme.
Ndërsa kërkesa për sensorë grafiti të veshur me SiC vazhdon të rritet, përparimet në prodhimin inteligjent dhe prodhimin në shkallë industriale do të mbështesin më tej zhvillimin e produkteve me cilësi të lartë për të përmbushur nevojat në zhvillim të industrive gjysmëpërçuese dhe optoelektronike.
Koha e postimit: Nëntor-24-2023