வெவ்வேறு கட்டமைப்புகளுடன் SiC படிகங்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடுகள்

சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC)விதிவிலக்கான வெப்ப, இயற்பியல் மற்றும் இரசாயன நிலைத்தன்மையைக் கொண்ட ஒரு பொருளாகும், இது வழக்கமான பொருட்களுக்கு அப்பாற்பட்ட பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது. இதன் வெப்ப கடத்துத்திறன் வியக்க வைக்கும் 84W/(m·K) ஆகும், இது தாமிரத்தை விடவும், சிலிக்கானை விட மூன்று மடங்கு அதிகமாகவும் உள்ளது. இது வெப்ப மேலாண்மை பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்துவதற்கான அதன் மகத்தான திறனை நிரூபிக்கிறது. SiC இன் பேண்ட்கேப் சிலிக்கானை விட தோராயமாக மூன்று மடங்கு அதிகமாகும், மேலும் அதன் முறிவு மின்சார புல வலிமை சிலிக்கானை விட அதிக அளவு வரிசையாகும். இதன் பொருள் SiC உயர் மின்னழுத்த பயன்பாடுகளில் அதிக நம்பகத்தன்மை மற்றும் செயல்திறனை வழங்க முடியும். கூடுதலாக, SiC இன்னும் 2000 ° C அதிக வெப்பநிலையில் நல்ல மின் கடத்துத்திறனை பராமரிக்க முடியும், இது கிராஃபைட்டுடன் ஒப்பிடத்தக்கது. இது உயர் வெப்பநிலை சூழலில் சிறந்த குறைக்கடத்தி பொருளாக அமைகிறது. SiC இன் அரிப்பு எதிர்ப்பும் மிகவும் சிறப்பானது. அதன் மேற்பரப்பில் உருவாகும் SiO2 இன் மெல்லிய அடுக்கு மேலும் ஆக்சிஜனேற்றத்தைத் திறம்பட தடுக்கிறது, இது அறை வெப்பநிலையில் அறியப்பட்ட அனைத்து அரிக்கும் முகவர்களுக்கும் எதிர்ப்புத் தெரிவிக்கிறது. இது கடுமையான சூழல்களில் அதன் பயன்பாட்டை உறுதி செய்கிறது.

படிக அமைப்பைப் பொறுத்தவரை, SiC இன் பன்முகத்தன்மை அதன் 200 க்கும் மேற்பட்ட வெவ்வேறு படிக வடிவங்களில் பிரதிபலிக்கிறது, இது அதன் படிகங்களுக்குள் அணுக்கள் அடர்த்தியாக நிரம்பிய பல்வேறு வழிகளுக்குக் காரணம். பல படிக வடிவங்கள் இருந்தாலும், இந்த படிக வடிவங்களை தோராயமாக இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: β-SiC கனசதுர அமைப்பு (துத்தநாக கலவை அமைப்பு) மற்றும் α-SiC அறுகோண அமைப்புடன் (wurtzite அமைப்பு). இந்த கட்டமைப்பு பன்முகத்தன்மை SiC இன் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளை வளப்படுத்துவது மட்டுமல்லாமல், SiC- அடிப்படையிலான குறைக்கடத்தி பொருட்களை வடிவமைத்து மேம்படுத்தும் போது ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு அதிக தேர்வுகள் மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மையை வழங்குகிறது.

பல SiC படிக வடிவங்களில், மிகவும் பொதுவானவை அடங்கும்3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, மற்றும் 15R-SiC. இந்த படிக வடிவங்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு முக்கியமாக அவற்றின் படிக அமைப்பில் பிரதிபலிக்கிறது. 3C-SiC, கனசதுர சிலிக்கான் கார்பைடு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, இது ஒரு கனசதுர கட்டமைப்பின் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது மற்றும் SiC மத்தியில் எளிமையான கட்டமைப்பாகும். அறுகோண அமைப்புடன் கூடிய SiC ஐ 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC மற்றும் பல்வேறு அணு அமைப்புகளின்படி மற்ற வகைகளாகப் பிரிக்கலாம். இந்த வகைப்பாடுகள் படிகத்தின் உள்ளே அணுக்கள் நிரம்பியிருக்கும் விதத்தையும், லட்டுகளின் சமச்சீர் மற்றும் சிக்கலான தன்மையையும் பிரதிபலிக்கின்றன.

பேண்ட் இடைவெளி என்பது செமிகண்டக்டர் பொருட்கள் செயல்படக்கூடிய வெப்பநிலை வரம்பு மற்றும் மின்னழுத்த அளவை தீர்மானிக்கும் ஒரு முக்கிய அளவுருவாகும். SiC இன் பல படிக வடிவங்களில், 2H-SiC ஆனது 3.33 eV இன் மிக உயர்ந்த பேண்ட்கேப் அகலத்தைக் கொண்டுள்ளது, இது தீவிர நிலைமைகளின் கீழ் அதன் சிறந்த நிலைத்தன்மை மற்றும் செயல்திறனைக் குறிக்கிறது; 4H-SiC ஆனது 3.26 eV இன் பேண்ட்கேப் அகலத்துடன் நெருக்கமாகப் பின்தொடர்கிறது; 6H-SiC ஆனது 3.02 eV இன் சற்றே குறைவான பேண்ட்கேப்பைக் கொண்டுள்ளது, அதே சமயம் 3C-SiC 2.39 eV இன் மிகக் குறைந்த பேண்ட்கேப்பைக் கொண்டுள்ளது, இது குறைந்த வெப்பநிலை மற்றும் மின்னழுத்தங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

துளைகளின் பயனுள்ள வெகுஜனமானது பொருட்களின் துளை இயக்கத்தை பாதிக்கும் ஒரு முக்கிய காரணியாகும். 3C-SiC இன் துளை செயல்திறன் நிறை 1.1m0 ஆகும், இது ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக உள்ளது, இது அதன் துளை இயக்கம் நன்றாக இருப்பதைக் குறிக்கிறது. 4H-SiC இன் துளை செயல்திறன் நிறை அறுகோண கட்டமைப்பின் அடிப்படை விமானத்தில் 1.75m0 மற்றும் அடிப்படை விமானத்திற்கு செங்குத்தாக 0.65m0 ஆகும், இது வெவ்வேறு திசைகளில் அதன் மின் பண்புகளில் உள்ள வேறுபாட்டைக் காட்டுகிறது. 6H-SiC இன் துளை செயல்திறன் நிறை 4H-SiC ஐப் போன்றது, ஆனால் ஒட்டுமொத்தமாக சற்று குறைவாக உள்ளது, இது அதன் கேரியர் இயக்கத்தில் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. எலக்ட்ரானின் பயனுள்ள நிறை குறிப்பிட்ட படிக அமைப்பைப் பொறுத்து 0.25-0.7m0 வரம்பில் மாறுபடும்.

கேரியர் மொபிலிட்டி என்பது ஒரு பொருளுக்குள் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் எவ்வளவு வேகமாக நகரும் என்பதற்கான அளவீடு ஆகும். 4H-SiC இந்த விஷயத்தில் சிறப்பாக செயல்படுகிறது. அதன் துளை மற்றும் எலக்ட்ரான் இயக்கம் 6H-SiC ஐ விட கணிசமாக அதிகமாக உள்ளது, இது பவர் எலக்ட்ரானிக் சாதனங்களில் 4H-SiC சிறந்த செயல்திறனை உருவாக்குகிறது.

விரிவான செயல்திறனின் பார்வையில், ஒவ்வொரு படிக வடிவமும்SiCஅதன் தனித்துவமான நன்மைகள் உள்ளன. 6H-SiC ஆனது அதன் கட்டமைப்பு நிலைத்தன்மை மற்றும் நல்ல ஒளிர்வு பண்புகள் காரணமாக ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் சாதனங்களை தயாரிப்பதற்கு ஏற்றது.3C-SiCஅதிக செறிவூட்டப்பட்ட எலக்ட்ரான் சறுக்கல் வேகம் காரணமாக உயர் அதிர்வெண் மற்றும் உயர் சக்தி சாதனங்களுக்கு ஏற்றது. 4H-SiC ஆனது அதிக எலக்ட்ரான் இயக்கம், குறைந்த ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் மற்றும் அதிக மின்னோட்ட அடர்த்தி ஆகியவற்றின் காரணமாக பவர் எலக்ட்ரானிக் சாதனங்களுக்கு சிறந்த தேர்வாக மாறியுள்ளது. உண்மையில், 4H-SiC என்பது சிறந்த செயல்திறன், அதிக அளவிலான வணிகமயமாக்கல் மற்றும் மிகவும் முதிர்ந்த தொழில்நுட்பம் கொண்ட மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருள் மட்டுமல்ல, உயர் அழுத்த, உயர்-குறைக்கடத்தி சாதனங்களை உற்பத்தி செய்வதற்கான விருப்பமான பொருளாகும். வெப்பநிலை, மற்றும் கதிர்வீச்சு-எதிர்ப்பு சூழல்கள்.