Silikon karbidning (SiC) rivojlanishi va qo'llanilishi
1. SiCda innovatsiyalar asri
Silikon karbidning (SiC) sayohati 1893 yilda, Edvard Gudrix Acheson kvarts va uglerodni elektr isitish orqali SiC ni sanoat ishlab chiqarishiga erishish uchun uglerod materiallaridan foydalangan holda Acheson pechini loyihalashtirganda boshlangan. Ushbu ixtiro SiC ni sanoatlashtirishning boshlanishini belgilab berdi va Achesonga patent oldi.
20-asrning boshlarida SiC, birinchi navbatda, ajoyib qattiqligi va aşınma qarshiligi tufayli abraziv sifatida ishlatilgan. 20-asrning o'rtalariga kelib, kimyoviy bug'larni cho'ktirish (CVD) texnologiyasidagi yutuqlar yangi imkoniyatlarni ochdi. Rustum Roy boshchiligidagi Bell Labs tadqiqotchilari CVD SiC uchun asos yaratdilar va grafit yuzalarida birinchi SiC qoplamalariga erishdilar.
1970-yillarda Union Carbide korporatsiyasi galiy nitridi (GaN) yarimo'tkazgich materiallarining epitaksial o'sishida SiC bilan qoplangan grafitni qo'llaganida katta yutuq bo'ldi. Ushbu taraqqiyot yuqori samarali GaN-ga asoslangan LED va lazerlarda hal qiluvchi rol o'ynadi. O'nlab yillar davomida SiC qoplamalari yarimo'tkazgichlardan tashqari, ishlab chiqarish texnikasining takomillashuvi tufayli aerokosmik, avtomobilsozlik va energiya elektronikasida qo'llanilishi uchun kengaydi.
Bugungi kunda termal püskürtme, PVD va nanotexnologiya kabi innovatsiyalar SiC qoplamalarining ishlashi va qo'llanilishini yanada oshirib, uning salohiyatini ilg'or sohalarda namoyish etmoqda.
2. SiC ning kristall tuzilmalari va qo'llanilishini tushunish
SiC 200 dan ortiq politiplarga ega bo'lib, ularning atom tuzilishi bo'yicha kubik (3C), olti burchakli (H) va rombedral (R) tuzilmalarga bo'linadi. Ular orasida 4H-SiC va 6H-SiC mos ravishda yuqori quvvatli va optoelektronik qurilmalarda keng qo'llaniladi, b-SiC esa yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, aşınma qarshiligi va korroziyaga chidamliligi uchun baholanadi.
b-SiCning issiqlik o'tkazuvchanligi kabi noyob xususiyatlar120-200 Vt/m·Kva grafitga mos keladigan termal kengayish koeffitsienti, uni gofret epitaksi uskunalarida sirt qoplamalari uchun afzal qilingan materialga aylantiradi.
3. SiC qoplamalari: xususiyatlari va tayyorlash texnikasi
SiC qoplamalari, odatda b-SiC, qattiqlik, aşınma qarshilik va termal barqarorlik kabi sirt xususiyatlarini yaxshilash uchun keng qo'llaniladi. Tayyorlashning umumiy usullariga quyidagilar kiradi:
- Kimyoviy bug'ning cho'kishi (CVD):Katta va murakkab substratlar uchun ideal bo'lgan mukammal yopishqoqlik va bir xillik bilan yuqori sifatli qoplamalarni ta'minlaydi.
- Jismoniy bug 'birikishi (PVD):Yuqori aniqlikdagi ilovalar uchun mos bo'lgan qoplama tarkibi ustidan aniq nazoratni taklif qiladi.
- Püskürtme texnikasi, elektrokimyoviy yotqizish va atala bilan qoplash: Yopishqoqlik va bir xillikda turli cheklovlarga ega bo'lsa-da, muayyan ilovalar uchun tejamkor alternativ sifatida xizmat qiladi.
Har bir usul substrat xususiyatlari va qo'llanilishi talablari asosida tanlanadi.
4. MOCVDda SiC-qoplangan grafit susseptorlari
SiC bilan qoplangan grafit ushlagichlari yarimo'tkazgichlar va optoelektronik materiallar ishlab chiqarishda asosiy jarayon bo'lgan Metall Organik Kimyoviy Bug'larni cho'ktirishda (MOCVD) ajralmas hisoblanadi.
Ushbu ushlagichlar epitaksial plyonka o'sishi uchun mustahkam yordam beradi, termal barqarorlikni ta'minlaydi va ifloslanishni kamaytiradi. SiC qoplamasi shuningdek, oksidlanishga chidamliligini, sirt xususiyatlarini va interfeys sifatini oshiradi, bu esa plyonka o'sishi paytida aniq nazoratni ta'minlaydi.
5. Kelajakka intilish
So'nggi yillarda SiC bilan qoplangan grafit substratlarini ishlab chiqarish jarayonlarini takomillashtirishga katta sa'y-harakatlar yo'naltirildi. Tadqiqotchilar xarajatlarni kamaytirish bilan birga qoplamaning tozaligi, bir xilligi va umrini oshirishga e'tibor qaratmoqda. Bundan tashqari, innovatsion materiallarni o'rganish kabitantal karbid (TaC) qoplamalariissiqlik o'tkazuvchanligi va korroziyaga chidamliligi bo'yicha potentsial yaxshilanishlarni taklif qiladi, bu esa keyingi avlod echimlari uchun yo'l ochadi.
SiC-qoplangan grafit ushlagichlariga talab o'sishda davom etar ekan, aqlli ishlab chiqarish va sanoat miqyosidagi ishlab chiqarishdagi yutuqlar yarimo'tkazgich va optoelektronika sanoatining rivojlanayotgan ehtiyojlarini qondirish uchun yuqori sifatli mahsulotlarni ishlab chiqishni yanada qo'llab-quvvatlaydi.
Yuborilgan vaqt: 24-noyabr-2023