മൂന്നാം തലമുറ അർദ്ധചാലക ഉപരിതലം -SiC (സിലിക്കൺ കാർബൈഡ്) ഉപകരണങ്ങളും അവയുടെ പ്രയോഗങ്ങളും

ഒരു പുതിയ തരം അർദ്ധചാലക മെറ്റീരിയൽ എന്ന നിലയിൽ, മികച്ച ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങളാൽ ഹ്രസ്വ-തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ഒപ്റ്റോ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ, ഉയർന്ന താപനില ഉപകരണങ്ങൾ, റേഡിയേഷൻ പ്രതിരോധ ഉപകരണങ്ങൾ, ഉയർന്ന പവർ/ഉയർന്ന പവർ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുടെ നിർമ്മാണത്തിനുള്ള ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട അർദ്ധചാലക വസ്തുവായി SiC മാറിയിരിക്കുന്നു. വൈദ്യുത ഗുണങ്ങൾ. പ്രത്യേകിച്ച് കഠിനവും കഠിനവുമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, SiC ഉപകരണങ്ങളുടെ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ Si ഉപകരണങ്ങളും GaAs ഉപകരണങ്ങളും കവിയുന്നു. അതിനാൽ, SiC ഉപകരണങ്ങളും വിവിധ തരം സെൻസറുകളും ക്രമേണ പ്രധാന ഉപകരണങ്ങളിൽ ഒന്നായി മാറി, കൂടുതൽ കൂടുതൽ പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.

1980 മുതൽ SiC ഉപകരണങ്ങളും സർക്യൂട്ടുകളും അതിവേഗം വികസിച്ചു, പ്രത്യേകിച്ചും 1989 മുതൽ ആദ്യത്തെ SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വേഫർ വിപണിയിൽ പ്രവേശിച്ചത് മുതൽ. ലൈറ്റ്-എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡുകൾ, ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി ഹൈ-പവർ, ഹൈ-വോൾട്ടേജ് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിങ്ങനെയുള്ള ചില മേഖലകളിൽ, SiC ഉപകരണങ്ങൾ വാണിജ്യപരമായി വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു. വികസനം വേഗത്തിലാണ്. ഏകദേശം 10 വർഷത്തെ വികസനത്തിന് ശേഷം, വാണിജ്യ ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ SiC ഉപകരണ പ്രക്രിയയ്ക്ക് കഴിഞ്ഞു. ക്രീ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന നിരവധി കമ്പനികൾ SiC ഉപകരണങ്ങളുടെ വാണിജ്യ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യാൻ തുടങ്ങി. ആഭ്യന്തര ഗവേഷണ സ്ഥാപനങ്ങളും സർവകലാശാലകളും SiC മെറ്റീരിയൽ വളർച്ചയിലും ഉപകരണ നിർമ്മാണ സാങ്കേതികവിദ്യയിലും സന്തോഷകരമായ നേട്ടങ്ങൾ കൈവരിച്ചിട്ടുണ്ട്. SiC മെറ്റീരിയലിന് വളരെ മികച്ച ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും, SiC ഉപകരണ സാങ്കേതികവിദ്യയും മുതിർന്നതാണ്, എന്നാൽ SiC ഉപകരണങ്ങളുടെയും സർക്യൂട്ടുകളുടെയും പ്രകടനം മികച്ചതല്ല. SiC മെറ്റീരിയലും ഉപകരണ പ്രക്രിയയും കൂടാതെ നിരന്തരം മെച്ചപ്പെടുത്തേണ്ടതുണ്ട്. S5C ഉപകരണ ഘടന ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്തുകൊണ്ടോ പുതിയ ഉപകരണ ഘടന നിർദ്ദേശിച്ചുകൊണ്ടോ SiC മെറ്റീരിയലുകൾ എങ്ങനെ പ്രയോജനപ്പെടുത്താം എന്നതിനെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ ശ്രമങ്ങൾ നടത്തണം.

നിലവിൽ. SiC ഉപകരണങ്ങളുടെ ഗവേഷണം പ്രധാനമായും വ്യതിരിക്തമായ ഉപകരണങ്ങളിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. ഓരോ തരത്തിലുള്ള ഉപകരണ ഘടനയ്ക്കും, ഉപകരണ ഘടന ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാതെ തന്നെ അനുബന്ധ Si അല്ലെങ്കിൽ GaAs ഉപകരണ ഘടനയെ SiC-യിലേക്ക് ട്രാൻസ്പ്ലാൻറ് ചെയ്യുക എന്നതാണ് പ്രാഥമിക ഗവേഷണം. SiC-യുടെ ആന്തരികമായ ഓക്സൈഡ് പാളി SiO2 ആയ Si യ്ക്ക് തുല്യമായതിനാൽ, മിക്ക Si ഉപകരണങ്ങളും, പ്രത്യേകിച്ച് m-pa ഉപകരണങ്ങളും, SiC-ൽ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുമെന്നാണ് ഇതിനർത്ഥം. ഇത് ഒരു ലളിതമായ ട്രാൻസ്പ്ലാൻറ് മാത്രമാണെങ്കിലും, ലഭിച്ച ചില ഉപകരണങ്ങൾ തൃപ്തികരമായ ഫലങ്ങൾ കൈവരിച്ചു, ചില ഉപകരണങ്ങൾ ഇതിനകം ഫാക്ടറി വിപണിയിൽ പ്രവേശിച്ചു.

SiC ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ, പ്രത്യേകിച്ച് ബ്ലൂ ലൈറ്റ് എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡുകൾ (BLU-ray leds), 1990-കളുടെ തുടക്കത്തിൽ വിപണിയിൽ പ്രവേശിച്ചു, അവ വൻതോതിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിച്ച ആദ്യത്തെ SiC ഉപകരണങ്ങളാണ്. ഉയർന്ന വോൾട്ടേജുള്ള SiC Schottky ഡയോഡുകൾ, SiC RF പവർ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ, SiC MOSFET-കൾ, mesFET-കൾ എന്നിവയും വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമാണ്. തീർച്ചയായും, ഈ എല്ലാ SiC ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെയും പ്രകടനം SiC മെറ്റീരിയലുകളുടെ സൂപ്പർ സ്വഭാവസവിശേഷതകളിൽ നിന്ന് വളരെ അകലെയാണ്, കൂടാതെ SiC ഉപകരണങ്ങളുടെ ശക്തമായ പ്രവർത്തനവും പ്രകടനവും ഇനിയും ഗവേഷണം ചെയ്യുകയും വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്. അത്തരം ലളിതമായ ട്രാൻസ്പ്ലാൻറുകൾക്ക് പലപ്പോഴും SiC മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഗുണങ്ങൾ പൂർണ്ണമായി പ്രയോജനപ്പെടുത്താൻ കഴിയില്ല. SiC ഉപകരണങ്ങളുടെ ചില ഗുണങ്ങളുടെ മേഖലയിൽ പോലും. തുടക്കത്തിൽ നിർമ്മിച്ച ചില SiC ഉപകരണങ്ങൾക്ക് അനുബന്ധ Si അല്ലെങ്കിൽ CaAs ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രകടനവുമായി പൊരുത്തപ്പെടാൻ കഴിയില്ല.

SiC മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ഗുണങ്ങളെ SiC ഉപകരണങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നതിന്, SiC ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനവും പ്രകടനവും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഉപകരണ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയും ഉപകരണ ഘടനയും എങ്ങനെ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാം അല്ലെങ്കിൽ പുതിയ ഘടനകളും പുതിയ പ്രക്രിയകളും വികസിപ്പിക്കുന്നത് എങ്ങനെയെന്ന് ഞങ്ങൾ ഇപ്പോൾ പഠിക്കുകയാണ്.