دستگاه های سطح نیمه هادی نسل سوم SiC (کاربید سیلیکون) و کاربردهای آنها

به عنوان یک نوع جدید از مواد نیمه هادی، SiC به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی عالی خود به مهم ترین ماده نیمه هادی برای ساخت دستگاه های نوری با طول موج کوتاه، دستگاه های با دمای بالا، دستگاه های مقاومت در برابر تشعشع و دستگاه های الکترونیکی با توان بالا/قدرت بالا تبدیل شده است. خواص الکتریکی به خصوص هنگامی که در شرایط سخت و شدید اعمال می شود، ویژگی های دستگاه های SiC بسیار بیشتر از دستگاه های Si و دستگاه های GaAs است. بنابراین، دستگاه‌های SiC و انواع حسگرها به تدریج به یکی از دستگاه‌های کلیدی تبدیل شده‌اند و نقش مهم‌تری را ایفا می‌کنند.

دستگاه ها و مدارهای SiC از دهه 1980 به سرعت توسعه یافتند، به ویژه از سال 1989 که اولین ویفر بستر SiC وارد بازار شد. در برخی زمینه ها مانند دیودهای ساطع کننده نور، دستگاه های پرقدرت و ولتاژ با فرکانس بالا، دستگاه های SiC به طور گسترده به صورت تجاری مورد استفاده قرار گرفته اند. توسعه سریع است. پس از نزدیک به 10 سال توسعه، فرآیند دستگاه SiC توانسته است دستگاه های تجاری تولید کند. تعدادی از شرکت های نمایندگی کری شروع به ارائه محصولات تجاری دستگاه های SiC کرده اند. موسسات تحقیقاتی داخلی و دانشگاه ها نیز دستاوردهای خوشحال کننده ای در رشد مواد SiC و فناوری ساخت دستگاه داشته اند. اگرچه مواد SiC دارای خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار برتر است و فناوری دستگاه SiC نیز بالغ است، اما عملکرد دستگاه ها و مدارهای SiC برتر نیست. علاوه بر مواد SiC و فرآیند دستگاه باید دائماً بهبود یابد. باید تلاش های بیشتری در مورد چگونگی بهره گیری از مواد SiC با بهینه سازی ساختار دستگاه S5C یا پیشنهاد ساختار دستگاه جدید انجام شود.

در حال حاضر. تحقیقات دستگاه‌های SiC عمدتاً بر روی دستگاه‌های گسسته متمرکز است. برای هر نوع ساختار دستگاه، تحقیقات اولیه به سادگی پیوند ساختار دستگاه Si یا GaAs مربوطه به SiC بدون بهینه سازی ساختار دستگاه است. از آنجایی که لایه اکسید ذاتی SiC همان Si است که SiO2 است، به این معنی است که اکثر دستگاه های Si، به ویژه دستگاه های m-pa، می توانند بر روی SiC تولید شوند. اگرچه این فقط یک پیوند ساده است، اما برخی از دستگاه های به دست آمده به نتایج رضایت بخشی دست یافته اند و برخی از دستگاه ها قبلاً وارد بازار کارخانه شده اند.

دستگاه‌های الکترونیک نوری SiC، به‌ویژه دیودهای ساطع نور آبی (LED BLU-ray)، در اوایل دهه 1990 وارد بازار شدند و اولین دستگاه‌های SiC تولید انبوه هستند. دیودهای ولتاژ بالا SiC Schottky، ترانزیستورهای قدرت SiC RF، ماسفت های SiC و mesFET ها نیز به صورت تجاری در دسترس هستند. البته عملکرد همه این محصولات SiC با ویژگی های فوق العاده مواد SiC فاصله زیادی دارد و عملکرد و عملکرد قوی تر دستگاه های SiC هنوز نیاز به تحقیق و توسعه دارد. چنین پیوندهای ساده اغلب نمی توانند به طور کامل از مزایای مواد SiC استفاده کنند. حتی در زمینه برخی از مزایای دستگاه های SiC. برخی از دستگاه‌های SiC که در ابتدا تولید شده‌اند، نمی‌توانند با عملکرد دستگاه‌های Si یا CaAs مربوطه مطابقت داشته باشند.

به منظور تبدیل بهتر مزایای ویژگی های مواد SiC به مزایای دستگاه های SiC، در حال حاضر در حال مطالعه چگونگی بهینه سازی فرآیند ساخت دستگاه و ساختار دستگاه یا توسعه ساختارهای جدید و فرآیندهای جدید برای بهبود عملکرد و عملکرد دستگاه های SiC هستیم.