جهاز أشباه الموصلات هو جوهر معدات الآلات الصناعية الحديثة، ويستخدم على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر، والالكترونيات الاستهلاكية، والاتصالات الشبكية، وإلكترونيات السيارات، وغيرها من المجالات الأساسية، وتتكون صناعة أشباه الموصلات بشكل رئيسي من أربعة مكونات أساسية: الدوائر المتكاملة، والأجهزة الإلكترونية البصرية، جهاز منفصل، وأجهزة الاستشعار، والتي تمثل أكثر من 80٪ من الدوائر المتكاملة، في كثير من الأحيان وأشباه الموصلات وما يعادلها من الدوائر المتكاملة.
تنقسم الدوائر المتكاملة، وفقًا لفئة المنتج، بشكل أساسي إلى أربع فئات: المعالجات الدقيقة، والذاكرة، والأجهزة المنطقية، وأجزاء المحاكاة. ومع ذلك، مع التوسع المستمر في مجال تطبيق أجهزة أشباه الموصلات، تتطلب العديد من المناسبات الخاصة أن تكون أشباه الموصلات قادرة على الالتزام باستخدام درجات الحرارة العالية والإشعاع القوي والطاقة العالية وغيرها من البيئات، ولا تلحق الضرر بالجيل الأول والثاني من المواد شبه الموصلة عاجزة، لذلك ظهر الجيل الثالث من المواد شبه الموصلة.
في الوقت الحاضر، تمثل مواد أشباه الموصلات فجوة واسعة النطاقكربيد السيليكون(SiC)، ونيتريد الغاليوم (GaN)، وأكسيد الزنك (ZnO)، والماس، ونيتريد الألومنيوم (AlN) تحتل السوق المهيمنة بمزايا أكبر، ويشار إليها مجتمعة بمواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث. الجيل الثالث من المواد شبه الموصلة ذات عرض فجوة النطاق الأوسع، كلما زاد مجال الانهيار الكهربائي والتوصيل الحراري ومعدل التشبع الإلكتروني وقدرة أعلى على مقاومة الإشعاع، أكثر ملاءمة لصنع درجات الحرارة العالية والتردد العالي ومقاومة الإشعاع والأجهزة عالية الطاقة ، والمعروفة عادةً بمواد أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة العريضة (عرض النطاق المحظور أكبر من 2.2 فولت) ، وتسمى أيضًا المواد شبه الموصلة ذات درجة الحرارة المرتفعة. من الأبحاث الحالية حول مواد وأجهزة أشباه الموصلات من الجيل الثالث، تعد مواد أشباه الموصلات من كربيد السيليكون ونيتريد الغاليوم أكثر نضجًا، وتكنولوجيا كربيد السيليكونهو الأكثر نضجا، في حين أن البحث عن أكسيد الزنك والماس ونيتريد الألومنيوم وغيرها من المواد لا يزال في المرحلة الأولية.
المواد وخصائصها:
كربيد السيليكونتستخدم المادة على نطاق واسع في محامل الكرات الخزفية، والصمامات، ومواد أشباه الموصلات، والجيروسكوبات، وأدوات القياس، والفضاء وغيرها من المجالات، وأصبحت مادة لا يمكن الاستغناء عنها في العديد من المجالات الصناعية.
SiC هو نوع من الشبكة الفائقة الطبيعية ونمط متعدد متجانس نموذجي. هناك أكثر من 200 عائلة متعددة الأنماط (المعروفة حاليًا) بسبب الاختلاف في تسلسل التعبئة بين الطبقات ثنائية الذرة Si وC، مما يؤدي إلى هياكل بلورية مختلفة. ولذلك، فإن SiC مناسب جدًا للجيل الجديد من المواد الأساسية للصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)، والمواد الإلكترونية عالية الطاقة.
| مميزة | |
| الممتلكات المادية | صلابة عالية (3000 كجم/مم)، يمكنها قطع الياقوت |
| مقاومة عالية للتآكل، في المرتبة الثانية بعد الماس | |
| الموصلية الحرارية أعلى بثلاث مرات من تلك الخاصة بـ Si وأعلى بـ 8 إلى 10 مرات من تلك الخاصة بـ GaAs. | |
| الاستقرار الحراري لـ SiC مرتفع ومن المستحيل أن يذوب عند الضغط الجوي | |
| يعد الأداء الجيد لتبديد الحرارة أمرًا مهمًا جدًا للأجهزة عالية الطاقة | |
|
خاصية كيميائية | مقاومة قوية جدًا للتآكل، ومقاومة لأي عامل تآكل معروف تقريبًا في درجة حرارة الغرفة |
| يتأكسد سطح SiC بسهولة ليشكل SiO، طبقة رقيقة، يمكن أن تمنع المزيد من الأكسدة فوق 1700 درجة مئوية، يذوب فيلم الأكسيد ويتأكسد بسرعة | |
| تبلغ فجوة النطاق لـ 4H-SIC و6H-SIC حوالي 3 أضعاف Si و2 ضعف GaAs: كثافة المجال الكهربائي للانهيار أعلى من Si، وسرعة انجراف الإلكترون مشبعة مرتين ونصف مرة سي. فجوة نطاق 4H-SIC أوسع من 6H-SIC |
وقت النشر: 01 أغسطس 2022