استكشاف الأقراص الفوقية من كربيد السيليكون لأشباه الموصلات: مزايا الأداء وآفاق التطبيق

في مجال التكنولوجيا الإلكترونية اليوم، تلعب مواد أشباه الموصلات دورًا حاسمًا. فيما بينها،كربيد السيليكون (SiC)باعتبارها مادة أشباه الموصلات ذات فجوة واسعة النطاق، مع مزايا الأداء الممتازة، مثل المجال الكهربائي عالي الانهيار، وسرعة التشبع العالية، والتوصيل الحراري العالي، وما إلى ذلك، أصبحت تدريجياً محط اهتمام الباحثين والمهندسين. الالقرص الفوقي من كربيد السيليكون، كجزء مهم منه، أظهر إمكانات تطبيقية كبيرة.

一、أداء القرص الفوقي: المزايا الكاملة
1. مجال كهربائي فائق الانهيار: بالمقارنة مع مواد السيليكون التقليدية، فإن مجال الانهيار الكهربائيكربيد السيليكونهو أكثر من 10 مرات. وهذا يعني أنه في ظل نفس ظروف الجهد، يتم استخدام الأجهزة الإلكترونيةالأقراص الفوقية من كربيد السيليكونيمكنها تحمل التيارات الأعلى، وبالتالي إنشاء أجهزة إلكترونية عالية الجهد والتردد وعالية الطاقة.
2. سرعة التشبع عالية السرعة: سرعة التشبعكربيد السيليكونأكثر من 2 مرات من السيليكون. تعمل في درجة حرارة عالية وسرعة عالية، والقرص الفوقي من كربيد السيليكونيعمل بشكل أفضل، مما يحسن بشكل كبير من استقرار وموثوقية الأجهزة الإلكترونية.
3. التوصيل الحراري عالي الكفاءة: التوصيل الحراري لكربيد السيليكون أكثر من 3 أضعاف السيليكون. تسمح هذه الميزة للأجهزة الإلكترونية بتبديد الحرارة بشكل أفضل أثناء التشغيل المستمر عالي الطاقة، وبالتالي منع ارتفاع درجة الحرارة وتحسين سلامة الجهاز.
4. الاستقرار الكيميائي الممتاز: في البيئات القاسية مثل درجات الحرارة العالية والضغط العالي والإشعاع القوي، لا يزال أداء كربيد السيليكون مستقرًا كما كان من قبل. تتيح هذه الميزة للقرص الفوقي من كربيد السيليكون الحفاظ على الأداء الممتاز في مواجهة البيئات المعقدة.
3. عملية التصنيع: منحوتة بعناية
تشمل العمليات الرئيسية لتصنيع القرص الفوقي SIC ترسيب البخار الفيزيائي (PVD)، وترسيب البخار الكيميائي (CVD) والنمو الفوقي. كل من هذه العمليات لها خصائصها الخاصة وتتطلب تحكمًا دقيقًا في المعلمات المختلفة لتحقيق أفضل النتائج.
1. عملية PVD: عن طريق التبخر أو الرش وطرق أخرى، يتم ترسيب هدف SiC على الركيزة لتشكيل فيلم. يتمتع الفيلم المحضر بهذه الطريقة بنقاء عالي وبلورة جيدة، لكن سرعة الإنتاج بطيئة نسبيًا.
2. عملية الأمراض القلبية الوعائية: عن طريق تكسير غاز مصدر كربيد السيليكون عند درجة حرارة عالية، يتم ترسيبه على الركيزة لتشكيل طبقة رقيقة. يمكن التحكم في سماكة وتجانس الفيلم المحضر بهذه الطريقة، لكن النقاء والبلورة ضعيفان.
3. النمو الفوقي: نمو الطبقة الفوقية من كربيد السيليكون على السيليكون أحادي البلورية أو غيرها من المواد أحادية البلورية بطريقة الترسيب بالبخار الكيميائي. تتمتع الطبقة الفوقي المحضرة بهذه الطريقة بمطابقة جيدة وأداء ممتاز مع مادة الركيزة، لكن التكلفة مرتفعة نسبيًا.
三、احتمال التطبيق: إلقاء الضوء على المستقبل
مع التطوير المستمر لتكنولوجيا إلكترونيات الطاقة والطلب المتزايد على الأجهزة الإلكترونية عالية الأداء والموثوقية العالية، يتمتع القرص الفوقي من كربيد السيليكون باحتمال تطبيق واسع في تصنيع أجهزة أشباه الموصلات. يتم استخدامه على نطاق واسع في تصنيع أجهزة أشباه الموصلات عالية الطاقة عالية التردد، مثل مفاتيح الطاقة الإلكترونية، والعاكسات، والمقومات، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، فهو يستخدم أيضًا على نطاق واسع في الخلايا الشمسية، LED وغيرها من المجالات.
بفضل مزايا الأداء الفريدة والتحسين المستمر لعملية التصنيع، يُظهر القرص الفوقي من كربيد السيليكون تدريجيًا إمكاناته الكبيرة في مجال أشباه الموصلات. لدينا سبب للاعتقاد بأن العلم والتكنولوجيا سيلعبان دورًا أكثر أهمية في المستقبل.