كربيد السيليكون (SiC)هي مادة شبه موصلة ذات فجوة نطاق واسعة مهمة تستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة وعالية التردد. وفيما يلي بعض المعلمات الرئيسية لرقائق كربيد السيليكونوشرحها التفصيلي:
معلمات شعرية:
تأكد من أن ثابت شعرية الركيزة يطابق الطبقة الفوقي المراد زراعتها لتقليل العيوب والإجهاد.
على سبيل المثال، يحتوي 4H-SiC و6H-SiC على ثوابت شبكية مختلفة، مما يؤثر على جودة الطبقة الفوقية وأداء الجهاز.
تسلسل التراص:
يتكون SiC من ذرات السيليكون وذرات الكربون بنسبة 1:1 على نطاق واسع، ولكن ترتيب الطبقات الذرية مختلف، مما سيشكل هياكل بلورية مختلفة.
تشمل الأشكال البلورية الشائعة 3C-SiC (بنية مكعبة)، 4H-SiC (بنية سداسية)، و6H-SiC (بنية سداسية)، وتسلسلات التراص المقابلة هي: ABC، ABCB، ABCACB، إلخ. كل شكل بلوري له إلكترونيات مختلفة الخصائص والخصائص الفيزيائية، لذا فإن اختيار الشكل البلوري المناسب يعد أمرًا بالغ الأهمية لتطبيقات محددة.
صلابة موهس: يحدد صلابة الركيزة مما يؤثر على سهولة المعالجة ومقاومة التآكل.
يتمتع كربيد السيليكون بصلابة عالية جدًا على مقياس موس، عادةً ما بين 9-9.5، مما يجعله مادة صلبة جدًا مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل.
الكثافة: تؤثر على القوة الميكانيكية والخواص الحرارية للركيزة.
تعني الكثافة العالية عمومًا قوة ميكانيكية أفضل وموصلية حرارية أفضل.
معامل التمدد الحراري: يشير إلى الزيادة في طول أو حجم الركيزة نسبة إلى الطول أو الحجم الأصلي عندما ترتفع درجة الحرارة بمقدار درجة مئوية واحدة.
يؤثر التوافق بين الركيزة والطبقة الفوقية تحت تغيرات درجة الحرارة على الاستقرار الحراري للجهاز.
معامل الانكسار: بالنسبة للتطبيقات البصرية، يعد معامل الانكسار معلمة أساسية في تصميم الأجهزة الإلكترونية الضوئية.
تؤثر الاختلافات في معامل الانكسار على سرعة ومسار موجات الضوء في المادة.
ثابت العزل: يؤثر على خصائص سعة الجهاز.
يساعد ثابت العزل الكهربائي المنخفض على تقليل السعة الطفيلية وتحسين أداء الجهاز.
الموصلية الحرارية:
ضروري لتطبيقات الطاقة العالية ودرجات الحرارة العالية، مما يؤثر على كفاءة تبريد الجهاز.
إن الموصلية الحرارية العالية لكربيد السيليكون تجعله مناسبًا تمامًا للأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة لأنه يمكنه توصيل الحرارة بشكل فعال بعيدًا عن الجهاز.
فجوة النطاق:
يشير إلى فرق الطاقة بين الجزء العلوي من نطاق التكافؤ والجزء السفلي من نطاق التوصيل في مادة شبه موصلة.
تتطلب المواد ذات الفجوة الواسعة طاقة أعلى لتحفيز التحولات الإلكترونية، مما يجعل كربيد السيليكون يعمل بشكل جيد في البيئات ذات درجة الحرارة العالية والإشعاع العالي.
انهيار المجال الكهربائي:
الحد الأقصى للجهد الذي يمكن أن تتحمله مادة شبه موصلة.
يحتوي كربيد السيليكون على مجال كهربائي عالي الانهيار، مما يسمح له بتحمل الفولتية العالية للغاية دون أن ينهار.
سرعة الانجراف التشبع:
الحد الأقصى لمتوسط السرعة التي يمكن أن تصل إليها الناقلات بعد تطبيق مجال كهربائي معين في مادة شبه موصلة.
عندما تزداد شدة المجال الكهربائي إلى مستوى معين، فإن سرعة الموجة الحاملة لن تزيد مع زيادة المجال الكهربائي. وتسمى السرعة في هذا الوقت سرعة الانجراف التشبع. يتمتع SiC بسرعة انجراف عالية التشبع، وهو أمر مفيد لتحقيق الأجهزة الإلكترونية عالية السرعة.
تحدد هذه المعلمات معًا أداء وقابلية تطبيقرقائق كربيد السيليكونفي مختلف التطبيقات، وخاصة تلك الموجودة في بيئات عالية الطاقة وعالية التردد ودرجة الحرارة العالية.
وقت النشر: 30 يوليو 2024