Datblygiad a Chymwysiadau Silicon Carbide (SiC)
1. Canrif o Arloesedd mewn SiC
Dechreuodd taith carbid silicon (SiC) ym 1893, pan ddyluniodd Edward Goodrich Acheson ffwrnais Acheson, gan ddefnyddio deunyddiau carbon i gyflawni cynhyrchiad diwydiannol SiC trwy wresogi cwarts a charbon yn drydanol. Roedd y ddyfais hon yn nodi dechrau diwydiannu SiC ac enillodd batent i Acheson.
Yn gynnar yn yr 20fed ganrif, defnyddiwyd SiC yn bennaf fel sgraffiniol oherwydd ei galedwch rhyfeddol a'i wrthwynebiad gwisgo. Erbyn canol yr 20fed ganrif, roedd datblygiadau mewn technoleg dyddodiad anwedd cemegol (CVD) wedi datgloi posibiliadau newydd. Gosododd ymchwilwyr yn Bell Labs, dan arweiniad Rustum Roy, y sylfaen ar gyfer CVD SiC, gan gyflawni'r haenau SiC cyntaf ar arwynebau graffit.
Gwelwyd datblygiad mawr yn y 1970au pan gymhwysodd Union Carbide Corporation graffit wedi'i orchuddio â SiC yn nhwf epitaxial deunyddiau lled-ddargludyddion gallium nitride (GaN). Chwaraeodd y datblygiad hwn ran ganolog mewn LEDs a laserau perfformiad uchel yn seiliedig ar GaN. Dros y degawdau, mae haenau SiC wedi ehangu y tu hwnt i lled-ddargludyddion i gymwysiadau mewn electroneg awyrofod, modurol ac electroneg pŵer, diolch i welliannau mewn technegau gweithgynhyrchu.
Heddiw, mae datblygiadau arloesol fel chwistrellu thermol, PVD, a nanotechnoleg yn gwella perfformiad a chymhwysiad haenau SiC ymhellach, gan arddangos ei botensial mewn meysydd blaengar.
2. Deall Strwythurau a Defnyddiau Grisial SiC
Mae gan SiC dros 200 o polyteipiau, wedi'u categoreiddio yn ôl eu trefniadau atomig yn strwythurau ciwbig (3C), hecsagonol (H), a rhombohedral (R). Ymhlith y rhain, mae 4H-SiC a 6H-SiC yn cael eu defnyddio'n helaeth mewn dyfeisiau pŵer uchel ac optoelectroneg, yn y drefn honno, tra bod β-SiC yn cael ei werthfawrogi am ei ddargludedd thermol uwch, ei wrthwynebiad gwisgo, a'i ymwrthedd cyrydiad.
β-SiC'spriodweddau unigryw, megis dargludedd thermol o120-200 W/m·Ka chyfernod ehangu thermol sy'n cyfateb yn agos i graffit, sy'n golygu mai hwn yw'r deunydd a ffefrir ar gyfer haenau arwyneb mewn offer epitacsi wafferi.
3. Haenau SiC: Priodweddau a Thechnegau Paratoi
Mae haenau SiC, fel arfer β-SiC, yn cael eu cymhwyso'n eang i wella priodweddau arwyneb fel caledwch, ymwrthedd traul, a sefydlogrwydd thermol. Mae dulliau paratoi cyffredin yn cynnwys:
- Dyddodiad Anwedd Cemegol (CVD):Yn darparu haenau o ansawdd uchel gydag adlyniad ac unffurfiaeth rhagorol, sy'n ddelfrydol ar gyfer swbstradau mawr a chymhleth.
- Dyddodiad Anwedd Corfforol (PVD):Yn cynnig rheolaeth fanwl dros gyfansoddiad cotio, sy'n addas ar gyfer cymwysiadau manwl uchel.
- Technegau Chwistrellu, Dyddodiad Electrocemegol, a Chaenu Slyri: Gwasanaethu fel dewisiadau amgen cost-effeithiol ar gyfer cymwysiadau penodol, ond gyda chyfyngiadau amrywiol o ran adlyniad ac unffurfiaeth.
Dewisir pob dull yn seiliedig ar nodweddion y swbstrad a gofynion y cais.
4. Atalyddion Graffit â Haen SiC mewn MOCVD
Mae atalyddion graffit wedi'u gorchuddio â SiC yn anhepgor mewn Dyddodiad Anwedd Cemegol Metel Organig (MOCVD), proses allweddol mewn gweithgynhyrchu deunydd lled-ddargludyddion ac optoelectroneg.
Mae'r atalyddion hyn yn darparu cefnogaeth gadarn ar gyfer twf ffilm epitaxial, gan sicrhau sefydlogrwydd thermol a lleihau halogiad amhuredd. Mae'r cotio SiC hefyd yn gwella ymwrthedd ocsideiddio, priodweddau wyneb, ac ansawdd rhyngwyneb, gan alluogi rheolaeth fanwl gywir yn ystod twf ffilm.
5. Symud Tuag at y Dyfodol
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae ymdrechion sylweddol wedi'u cyfeirio at wella prosesau cynhyrchu swbstradau graffit wedi'u gorchuddio â SiC. Mae ymchwilwyr yn canolbwyntio ar wella purdeb cotio, unffurfiaeth a hyd oes wrth leihau costau. Yn ogystal, mae archwilio deunyddiau arloesol felhaenau carbid tantalwm (TaC).yn cynnig gwelliannau posibl mewn dargludedd thermol a gwrthiant cyrydiad, gan baratoi'r ffordd ar gyfer atebion cenhedlaeth nesaf.
Wrth i'r galw am dalyddion graffit wedi'u gorchuddio â SiC barhau i dyfu, bydd datblygiadau mewn gweithgynhyrchu deallus a chynhyrchu ar raddfa ddiwydiannol yn cefnogi datblygiad cynhyrchion o ansawdd uchel ymhellach i ddiwallu anghenion esblygol y diwydiannau lled-ddargludyddion ac optoelectroneg.
Amser postio: Tachwedd-24-2023