विभिन्न संरचना संग SiC क्रिस्टल बीच भिन्नता

सिलिकन कार्बाइड (SiC)एक सामग्री हो जसमा असाधारण थर्मल, भौतिक र रासायनिक स्थिरता छ, प्रदर्शनी गुणहरू जुन परम्परागत सामग्रीहरू भन्दा बाहिर जान्छन्। यसको थर्मल चालकता अचम्मको 84W/(m·K) हो, जुन तामाभन्दा बढी मात्र होइन सिलिकनभन्दा तीन गुणा बढी छ। यसले थर्मल व्यवस्थापन अनुप्रयोगहरूमा प्रयोगको लागि यसको विशाल क्षमता देखाउँछ। SiC को ब्यान्डग्याप सिलिकन भन्दा लगभग तीन गुणा छ, र यसको ब्रेकडाउन बिजुली क्षेत्र बल सिलिकन भन्दा उच्च परिमाण को आदेश हो। यसको अर्थ SiC ले उच्च-भोल्टेज अनुप्रयोगहरूमा उच्च विश्वसनीयता र दक्षता प्रदान गर्न सक्छ। थप रूपमा, SiC ले अझै पनि 2000 डिग्री सेल्सियसको उच्च तापक्रममा राम्रो विद्युतीय चालकता कायम राख्न सक्छ, जुन ग्रेफाइटसँग तुलना गर्न सकिन्छ। यसले यसलाई उच्च-तापमान वातावरणमा एक आदर्श अर्धचालक सामग्री बनाउँछ। SiC को जंग प्रतिरोध पनि अत्यन्त उत्कृष्ट छ। यसको सतहमा बनेको SiO2 को पातलो तहले प्रभावकारी रूपमा थप अक्सिडेशनलाई रोक्छ, यसले कोठाको तापक्रममा लगभग सबै ज्ञात संक्षारक एजेन्टहरूलाई प्रतिरोधी बनाउँछ। यसले कठोर वातावरणमा यसको आवेदन सुनिश्चित गर्दछ।

क्रिस्टल संरचनाको सन्दर्भमा, SiC को विविधता यसको 200 भन्दा बढी विभिन्न क्रिस्टल रूपहरूमा प्रतिबिम्बित हुन्छ, एक विशेषता विभिन्न तरिकाहरूमा विशेषता हो जसमा परमाणुहरू यसको क्रिस्टल भित्र घना प्याक हुन्छन्। यद्यपि त्यहाँ धेरै क्रिस्टल रूपहरू छन्, यी क्रिस्टल रूपहरू मोटे रूपमा दुई कोटिहरूमा विभाजित गर्न सकिन्छ: घन संरचना (जस्ता ब्लेन्ड संरचना) संग β-SiC र हेक्सागोनल संरचना (wurtzite संरचना) संग α-SiC। यस संरचनात्मक विविधताले SiC को भौतिक र रासायनिक गुणहरूलाई मात्र समृद्ध बनाउँदैन, तर SiC-आधारित अर्धचालक सामग्रीहरू डिजाइन र अनुकूलन गर्दा शोधकर्ताहरूलाई थप विकल्पहरू र लचिलोपन प्रदान गर्दछ।

धेरै SiC क्रिस्टल रूपहरू मध्ये, सबैभन्दा सामान्य समावेश छन्3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, र 15R-SiC। यी क्रिस्टल रूपहरू बीचको भिन्नता मुख्य रूपमा तिनीहरूको क्रिस्टल संरचनामा प्रतिबिम्बित हुन्छ। 3C-SiC, जसलाई क्यूबिक सिलिकन कार्बाइड पनि भनिन्छ, क्यूबिक संरचनाको विशेषताहरू प्रदर्शन गर्दछ र SiC माझ सबैभन्दा सरल संरचना हो। हेक्सागोनल संरचना भएको SiC लाई 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC र विभिन्न परमाणु व्यवस्था अनुसार अन्य प्रकारहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ। यी वर्गीकरणहरूले क्रिस्टल भित्र परमाणुहरू प्याक गरिएको तरिका, साथै जालीको सममिति र जटिलतालाई प्रतिबिम्बित गर्दछ।

ब्यान्ड ग्याप एक प्रमुख प्यारामिटर हो जसले तापमान दायरा र भोल्टेज स्तर निर्धारण गर्दछ जसमा सेमीकन्डक्टर सामग्रीहरू सञ्चालन गर्न सक्छन्। SiC को धेरै क्रिस्टल रूपहरू मध्ये, 2H-SiC सँग 3.33 eV को उच्चतम ब्यान्डग्याप चौडाइ छ, जसले चरम परिस्थितिहरूमा यसको उत्कृष्ट स्थिरता र प्रदर्शनलाई संकेत गर्दछ; 4H-SiC 3.26 eV को ब्यान्डग्याप चौडाइको साथ नजिकबाट पछ्याउँछ; 6H-SiC मा 3.02 eV को थोरै कम ब्यान्डग्याप छ, जबकि 3C-SiC सँग सबैभन्दा कम ब्यान्डग्याप 2.39 eV छ, जसले यसलाई कम तापक्रम र भोल्टेजहरूमा अधिक व्यापक रूपमा प्रयोग गर्दछ।

प्वालहरूको प्रभावकारी मास सामग्रीको प्वाल गतिशीलतालाई असर गर्ने महत्त्वपूर्ण कारक हो। 3C-SiC को प्वाल प्रभावकारी मास 1.1m0 हो, जुन अपेक्षाकृत कम छ, यसले यसको प्वाल गतिशीलता राम्रो छ भनेर संकेत गर्दछ। 4H-SiC को प्वाल प्रभावकारी पिण्ड हेक्सागोनल संरचनाको आधार समतलमा 1.75m0 र 0.65m0 जब आधार समतलमा लम्ब हुन्छ, विभिन्न दिशाहरूमा यसको विद्युतीय गुणहरूमा भिन्नता देखाउँदै। 6H-SiC को प्वाल प्रभावकारी मास 4H-SiC सँग मिल्दोजुल्दो छ, तर समग्रमा थोरै कम छ, जसले यसको वाहक गतिशीलतामा प्रभाव पार्छ। इलेक्ट्रोनको प्रभावकारी द्रव्यमान ०.२५-०.७m० को दायरामा भिन्न हुन्छ, विशिष्ट क्रिस्टल संरचनामा निर्भर गर्दछ।

वाहक गतिशीलता भनेको सामग्री भित्र कति छिटो इलेक्ट्रोन र प्वालहरू सर्छ भन्ने मापन हो। 4H-SiC यस सन्दर्भमा राम्रो प्रदर्शन गर्दछ। यसको प्वाल र इलेक्ट्रोन गतिशीलता 6H-SiC भन्दा उल्लेखनीय रूपमा उच्च छ, जसले पावर इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा 4H-SiC राम्रो प्रदर्शन गर्दछ।

व्यापक प्रदर्शन को परिप्रेक्ष्यबाट, प्रत्येक क्रिस्टल रूपSiCयसको अद्वितीय फाइदाहरू छन्। 6H-SiC यसको संरचनात्मक स्थिरता र राम्रो luminescence गुणहरूको कारण अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको निर्माणको लागि उपयुक्त छ।3C-SiCयसको उच्च संतृप्त इलेक्ट्रोन बहाव गतिको कारण उच्च-फ्रिक्वेन्सी र उच्च-शक्ति उपकरणहरूको लागि उपयुक्त छ। 4H-SiC यसको उच्च इलेक्ट्रोन गतिशीलता, कम अन-प्रतिरोध र उच्च वर्तमान घनत्वको कारणले पावर इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको लागि एक आदर्श विकल्प भएको छ। वास्तवमा, 4H-SiC उत्कृष्ट कार्यसम्पादन, उच्चतम स्तरको व्यावसायीकरण र सबैभन्दा परिपक्व टेक्नोलोजी भएको तेस्रो पुस्ताको अर्धचालक सामग्री मात्र होइन, यो उच्च-दबाव, उच्च-दबावमा पावर सेमीकन्डक्टर उपकरणहरू निर्माण गर्नको लागि रुचाइएको सामग्री पनि हो। तापमान, र विकिरण प्रतिरोधी वातावरण।