የሲሊኮን ካርቦይድ ታሪክ እና የሲሊኮን ካርቦይድ ሽፋን ማመልከቻ

የሲሊኮን ካርቦይድ (ሲሲ) ልማት እና አፕሊኬሽኖች

1. በሲሲ ውስጥ የአንድ መቶ ዘመን ፈጠራ
የሲሊኮን ካርቦዳይድ (ሲሲ) ጉዞ የጀመረው እ.ኤ.አ. በ 1893 ኤድዋርድ ጉድሪክ አቼሰን የአቼሰን እቶን ዲዛይን ሲያደርግ ፣ የካርቦን ቁሳቁሶችን በመጠቀም የሲሲሲን የኢንዱስትሪ ምርት በኳርትዝ ​​እና በካርቦን በኤሌክትሪክ በማሞቅ ነበር። ይህ ፈጠራ የሲሲ ኢንደስትሪላይዜሽን መጀመሩን ያመላክታል እናም አቼሰን የፈጠራ ባለቤትነት አግኝቷል።

በ20ኛው መቶ ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ ሲሲ በአስደናቂ ጥንካሬው እና በመልበስ የመቋቋም ችሎታ ምክንያት በዋነኝነት እንደ ማበጠር ጥቅም ላይ ውሏል። በ20ኛው ክፍለ ዘመን አጋማሽ ላይ የኬሚካል ትነት ክምችት (CVD) ቴክኖሎጂ እድገት አዳዲስ እድሎችን ከፍቷል። በሩስተም ሮይ የሚመራው የቤል ላብስ ተመራማሪዎች ለሲቪዲ ሲሲ መሰረቱን ጥለዋል፣ ይህም በግራፋይት ወለል ላይ የመጀመሪያውን የሲሲ ሽፋን ማግኘት ችለዋል።

እ.ኤ.አ. በ1970ዎቹ ዩኒየን ካርቦይድ ኮርፖሬሽን በጋሊየም ናይትራይድ (ጋኤን) ሴሚኮንዳክተር ቁሶች ኤፒታክሲያል እድገት ውስጥ በሲሲ-የተሸፈነ ግራፋይት ሲተገበር ትልቅ ስኬት አሳይቷል። ይህ እድገት ከፍተኛ አፈጻጸም ባላቸው ጋኤን ላይ በተመሰረቱ LEDs እና lasers ውስጥ ወሳኝ ሚና ተጫውቷል። በአምራችነት ቴክኒኮች መሻሻሎች በመኖሩ ባለፉት አሥርተ ዓመታት የሲሲ ሽፋኖች ከሴሚኮንዳክተሮች አልፈው ወደ ኤሮስፔስ፣ አውቶሞቲቭ እና ሃይል ኤሌክትሮኒክስ ትግበራዎች ተዘርግተዋል።

ዛሬ፣ እንደ ቴርማል ርጭት፣ ፒቪዲ እና ናኖቴክኖሎጂ ያሉ ፈጠራዎች የሲሲ ሽፋኖችን አፈፃፀም እና አተገባበር የበለጠ እያሳደጉ ነው፣ ይህም በቆራጥነት መስኮች ያለውን አቅም ያሳያል።

2. የሲሲ ክሪስታል አወቃቀሮችን እና አጠቃቀሞችን መረዳት
ሲሲ ከ200 የሚበልጡ ፖሊታይፖችን ይመካል፣ በአቶሚክ ዝግጅታቸው ወደ ኪዩቢክ (3ሲ)፣ ባለ ስድስት ጎን (H) እና rhombohedral (R) መዋቅሮች ተከፋፍሏል። ከነዚህም መካከል 4H-SiC እና 6H-SiC በከፍተኛ ሃይል እና ኦፕቶኤሌክትሮኒካዊ መሳሪያዎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ የሚውሉ ሲሆን β-SiC ለላቀ የሙቀት መቆጣጠሪያው, የመልበስ መከላከያ እና የዝገት መከላከያ ዋጋ ያለው ነው.

β-ሲሲእንደ የሙቀት መቆጣጠሪያ ያሉ ልዩ ባህሪያት120-200 ወ/ሜ · ኬእና የሙቀት ማስፋፊያ ኮፊሸን በቅርበት የሚዛመድ ግራፋይት ፣ በዋፈር ኤፒታክሲ መሳሪያዎች ውስጥ ላዩን ሽፋን ተመራጭ ያድርጉት።

3. የሲሲ ሽፋን: ንብረቶች እና የዝግጅት ዘዴዎች
የሲሲ ሽፋኖች፣ በተለይም β-SiC፣ እንደ ጥንካሬ፣ የመልበስ መቋቋም እና የሙቀት መረጋጋት ያሉ የገጽታ ባህሪያትን ለማሻሻል በሰፊው ይተገበራሉ። የተለመዱ የዝግጅት ዘዴዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

• የኬሚካል የእንፋሎት ማጠራቀሚያ (ሲቪዲ)ለትልቅ እና ውስብስብ ንጣፎች ተስማሚ የሆነ ከፍተኛ ጥራት ያለው ማጣበቂያ እና ተመሳሳይነት ያለው ሽፋን ያቀርባል.
• አካላዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ (PVD)ለከፍተኛ ትክክለኛነት አፕሊኬሽኖች ተስማሚ የሆነ የሽፋን ቅንብር ላይ ትክክለኛ ቁጥጥር ያቀርባል.
• የመርጨት ቴክኒኮች፣ የኤሌክትሮኬሚካላዊ አቀማመጥ እና የጭቃ ሽፋን፡ ምንም እንኳን በማጣበቂያ እና ተመሳሳይነት ላይ የተለያዩ ገደቦች ቢኖሩትም ለተወሰኑ መተግበሪያዎች እንደ ወጪ ቆጣቢ አማራጮች ያገልግሉ።

እያንዳንዱ ዘዴ የሚመረጠው በመሠረታዊ ባህሪያት እና በመተግበሪያ መስፈርቶች ላይ በመመርኮዝ ነው.

4. በMOCVD ውስጥ በሲሲ-የተሸፈኑ ግራፋይት ሱስሴፕተሮች
በሲሲ-የተሸፈኑ ግራፋይት ጥርጣሬዎች በሴሚኮንዳክተር እና በኦፕቶኤሌክትሮኒካዊ ቁሳቁስ ማምረቻ ውስጥ ቁልፍ በሆነው በብረት ኦርጋኒክ ኬሚካል ተን ክምችት (MOCVD) ውስጥ በጣም አስፈላጊ ናቸው።

እነዚህ ተጠርጣሪዎች ለኤፒታክሲያል ፊልም እድገት ጠንካራ ድጋፍ ይሰጣሉ, የሙቀት መረጋጋትን ያረጋግጣል እና የንጽሕና ብክለትን ይቀንሳል. የሲሲ ሽፋን በተጨማሪም የኦክሳይድ መቋቋምን, የገጽታ ባህሪያትን እና የበይነገጽ ጥራትን ያሻሽላል, ይህም በፊልም እድገት ወቅት ትክክለኛ ቁጥጥርን ያስችላል.

5. ወደወደፊቱ መራመድ
በቅርብ ዓመታት በሲሲ-የተሸፈኑ የግራፍ ንጣፎችን የምርት ሂደቶችን ለማሻሻል ከፍተኛ ጥረቶች ተመርተዋል. ተመራማሪዎች ወጪን በመቀነስ የሽፋን ንፅህናን፣ ተመሳሳይነት እና የህይወት ዘመንን በማሳደግ ላይ ትኩረት በማድረግ ላይ ናቸው። በተጨማሪም ፣ እንደ ፈጠራ ቁሳቁሶች ፍለጋየታንታለም ካርበይድ (ታሲ) ሽፋኖችለቀጣይ ትውልድ መፍትሄዎች መንገድን የሚከፍት በሙቀት አማቂነት እና በቆርቆሮ መቋቋም ላይ ሊሆኑ የሚችሉ ማሻሻያዎችን ያቀርባል።

በሲሲ-የተሸፈኑ ግራፋይት ሱስሴፕተሮች ፍላጐት እያደገ ሲሄድ፣ የማሰብ ችሎታ ያለው የማኑፋክቸሪንግ እና የኢንደስትሪ ደረጃ ምርት እድገቶች የሴሚኮንዳክተር እና የኦፕቲካል ኤሌክትሮኒክስ ኢንዱስትሪዎችን ፍላጎት ለማሟላት ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን ምርቶች ማሳደግን ይደግፋሉ።