მესამე თაობის ნახევარგამტარული ზედაპირი - SiC (სილიციუმის კარბიდი) მოწყობილობები და მათი გამოყენება

როგორც ნახევარგამტარული მასალის ახალი ტიპი, SiC გახდა ყველაზე მნიშვნელოვანი ნახევარგამტარული მასალა მოკლე ტალღის სიგრძის ოპტოელექტრონული მოწყობილობების, მაღალი ტემპერატურის მოწყობილობების, გამოსხივების წინააღმდეგობის მოწყობილობებისა და მაღალი სიმძლავრის/მაღალი სიმძლავრის ელექტრონული მოწყობილობების წარმოებისთვის მისი შესანიშნავი ფიზიკური და ქიმიური თვისებების და ელექტრული თვისებები. განსაკუთრებით ექსტრემალურ და მძიმე პირობებში გამოყენებისას, SiC მოწყობილობების მახასიათებლები ბევრად აღემატება Si მოწყობილობებისა და GaAs მოწყობილობების მახასიათებლებს. ამიტომ, SiC მოწყობილობები და სხვადასხვა სახის სენსორები თანდათანობით იქცა ერთ-ერთ მთავარ მოწყობილობად, რომელიც უფრო და უფრო მნიშვნელოვან როლს ასრულებს.

SiC მოწყობილობები და სქემები სწრაფად განვითარდა 1980-იანი წლებიდან, განსაკუთრებით 1989 წლიდან, როდესაც პირველი SiC სუბსტრატის ვაფლი შემოვიდა ბაზარზე. ზოგიერთ სფეროში, როგორიცაა სინათლის გამოსხივების დიოდები, მაღალი სიხშირის მაღალი სიმძლავრის და მაღალი ძაბვის მოწყობილობები, SiC მოწყობილობები ფართოდ გამოიყენება კომერციულად. განვითარება სწრაფია. თითქმის 10 წლიანი განვითარების შემდეგ, SiC მოწყობილობის პროცესმა შეძლო კომერციული მოწყობილობების წარმოება. Cree-ს მიერ წარმოდგენილმა არაერთმა კომპანიამ დაიწყო SiC მოწყობილობების კომერციული პროდუქტების შეთავაზება. შიდა კვლევითმა ინსტიტუტებმა და უნივერსიტეტებმა ასევე მიაღწიეს სასიხარულო მიღწევებს SiC მასალის ზრდისა და მოწყობილობების წარმოების ტექნოლოგიაში. მიუხედავად იმისა, რომ SiC მასალას აქვს ძალიან მაღალი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, და SiC მოწყობილობის ტექნოლოგია ასევე მომწიფებულია, მაგრამ SiC მოწყობილობებისა და სქემების შესრულება არ არის უმაღლესი. გარდა SiC მასალისა და მოწყობილობის პროცესი მუდმივად უნდა გაუმჯობესდეს. მეტი ძალისხმევა უნდა ჩატარდეს იმის შესახებ, თუ როგორ ისარგებლოს SiC მასალებით S5C მოწყობილობის სტრუქტურის ოპტიმიზაციის ან მოწყობილობის ახალი სტრუქტურის შეთავაზებით.

ამჟამად. SiC მოწყობილობების კვლევა ძირითადად ფოკუსირებულია დისკრეტულ მოწყობილობებზე. თითოეული ტიპის მოწყობილობის სტრუქტურისთვის, თავდაპირველი კვლევა არის SiC-ზე შესაბამისი Si ან GaAs მოწყობილობის სტრუქტურის უბრალოდ გადანერგვა მოწყობილობის სტრუქტურის ოპტიმიზაციის გარეშე. ვინაიდან SiC-ის შინაგანი ოქსიდის ფენა იგივეა, რაც Si, რომელიც არის SiO2, ეს ნიშნავს, რომ Si მოწყობილობების უმეტესობა, განსაკუთრებით m-pa მოწყობილობები, შეიძლება დამზადდეს SiC-ზე. მიუხედავად იმისა, რომ ეს მხოლოდ მარტივი გადანერგვაა, ზოგიერთმა მოპოვებულმა მოწყობილობამ დამაკმაყოფილებელ შედეგს მიაღწია, ზოგიერთმა მოწყობილობამ კი უკვე შემოვიდა ქარხნულ ბაზარზე.

SiC ოპტოელექტრონული მოწყობილობები, განსაკუთრებით ცისფერი სინათლის გამოსხივების დიოდები (BLU-ray LEDs), ბაზარზე შემოვიდა 1990-იანი წლების დასაწყისში და არის პირველი მასობრივი წარმოების SiC მოწყობილობები. კომერციულად ხელმისაწვდომია მაღალი ძაბვის SiC Schottky დიოდები, SiC RF დენის ტრანზისტორები, SiC MOSFET და mesFET. რა თქმა უნდა, ყველა ამ SiC პროდუქტის შესრულება შორს არის SiC მასალების სუპერ მახასიათებლების თამაშისაგან და SiC მოწყობილობების უფრო ძლიერი ფუნქცია და შესრულება ჯერ კიდევ საჭიროებს გამოკვლევას და განვითარებას. ასეთი მარტივი ტრანსპლანტაციები ხშირად ვერ გამოიყენებს SiC მასალების უპირატესობებს. თუნდაც SiC მოწყობილობების ზოგიერთი უპირატესობის სფეროში. თავდაპირველად წარმოებული SiC მოწყობილობებიდან ზოგიერთი ვერ ემთხვევა შესაბამისი Si ან CaAs მოწყობილობების მუშაობას.

SiC მასალის მახასიათებლების უპირატესობების უკეთესად გადაქცევის მიზნით SiC მოწყობილობების უპირატესობებად, ჩვენ ამჟამად ვსწავლობთ როგორ გავაუმჯობესოთ მოწყობილობის წარმოების პროცესი და მოწყობილობის სტრუქტურა, ან განვავითაროთ ახალი სტრუქტურები და ახალი პროცესები SiC მოწყობილობების ფუნქციონირებისა და მუშაობის გასაუმჯობესებლად.