ซิลิคอนคาร์ไบด์คืออะไร?

ตามชื่อที่แนะนำ ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามที่สำคัญ ซึ่งเป็นสารประกอบที่ประกอบด้วย Si และ C การรวมกันขององค์ประกอบทั้งสองนี้ส่งผลให้เกิดโครงสร้างจัตุรมุขที่แข็งแกร่ง ทำให้มีข้อได้เปรียบมากมายและมีโอกาสในการใช้งานในวงกว้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาอิเล็กทรอนิกส์กำลังและพลังงานใหม่

แน่นอนว่าวัสดุ SiC ไม่ได้ประกอบด้วยจัตุรมุขเดียวของอะตอม Si หนึ่งอะตอมและอะตอม C หนึ่งอะตอม แต่เป็นอะตอม Si และ C จำนวนนับไม่ถ้วน อะตอม Si และ C จำนวนมากก่อตัวเป็นชั้นอะตอมสองชั้นเป็นคลื่น (อะตอม C หนึ่งชั้นและอะตอม Si หนึ่งชั้น) และชั้นอะตอมสองชั้นจำนวนมากซ้อนกันเพื่อสร้างผลึก SiC เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ ที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการซ้อนชั้นอะตอมมิกสองชั้นของ Si-C ปัจจุบันมีโครงสร้างผลึกที่แตกต่างกันมากกว่า 200 โครงสร้างที่มีการจัดเรียงที่แตกต่างกัน ปัจจุบัน รูปแบบคริสตัลที่พบมากที่สุดในการใช้งานจริงคือ 3C-SiC, 4H-SiC และ 6H-SiC

ข้อดีของผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์:

(1) คุณสมบัติทางกล

ผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์มีความแข็งสูงมากและทนทานต่อการสึกหรอได้ดี โดยถือเป็นคริสตัลที่แข็งเป็นอันดับสองที่พบจนถึงตอนนี้ รองจากเพชรเท่านั้น เนื่องจากคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม ผงซิลิกอนคาร์ไบด์จึงมักใช้ในอุตสาหกรรมการตัดหรือขัดเงา และการเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอบนชิ้นงานบางชิ้นก็ใช้การเคลือบซิลิกอนคาร์ไบด์ด้วย ตัวอย่างเช่น การเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอบนดาดฟ้าของเรือรบซานตงนั้นทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์

(2) คุณสมบัติทางความร้อน

ค่าการนำความร้อนของซิลิคอนคาร์ไบด์เป็น 3 เท่าของสารกึ่งตัวนำ Si แบบดั้งเดิมและ 8 เท่าของ GaAs อุปกรณ์ที่ทำจากซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถกระจายความร้อนที่เกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็ว ดังนั้นอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์จึงมีข้อกำหนดที่ค่อนข้างหลวมในสภาวะการกระจายความร้อน และเหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์กำลังสูงมากกว่า ซิลิคอนคาร์ไบด์ยังมีคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกส์ที่เสถียรอีกด้วย ภายใต้ความดันปกติ ซิลิคอนคาร์ไบด์จะสลายตัวเป็นไอ Si และ C โดยตรงที่อุณหภูมิสูงโดยไม่ละลาย

(3) คุณสมบัติทางเคมี

ซิลิคอนคาร์ไบด์มีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียรและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ไม่ทำปฏิกิริยากับกรดใดๆ ที่ทราบที่อุณหภูมิห้อง เมื่อวางซิลิคอนคาร์ไบด์ในอากาศเป็นเวลานาน ชั้นบางๆ ของ SiO2 ที่มีความหนาแน่นจะค่อยๆ ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว เพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเพิ่มเติม

(4) คุณสมบัติทางไฟฟ้า

ในฐานะวัสดุตัวแทนของเซมิคอนดักเตอร์แบบแถบความถี่กว้าง ความกว้างของแถบความถี่ของ 6H-SiC และ 4H-SiC คือ 3.0 eV และ 3.2 eV ตามลำดับ ซึ่งเป็น 3 เท่าของ Si และ 2 เท่าของ GaAs อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ทำจากซิลิกอนคาร์ไบด์มีกระแสรั่วไหลน้อยกว่าและมีสนามไฟฟ้าสลายขนาดใหญ่กว่า ดังนั้นซิลิกอนคาร์ไบด์จึงถือเป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับอุปกรณ์กำลังสูง การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิ่มตัวของซิลิคอนคาร์ไบด์ยังสูงกว่าของ Si ถึง 2 เท่า ทำให้มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในการผลิตอุปกรณ์ความถี่สูง

(5) คุณสมบัติทางแสง

เนื่องจากมีช่องว่างที่กว้าง ผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ไม่มีการเจือจึงไม่มีสีและโปร่งใส ผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์เจือแสดงสีที่ต่างกันเนื่องจากคุณสมบัติที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น หลังจากการเติมด้วย N แล้ว 6H-SiC จะปรากฏเป็นสีเขียว 4H-SiC จะปรากฏเป็นสีน้ำตาล และ 15R-SiC จะปรากฏเป็นสีเหลือง การเติมด้วย Al ทำให้ 4H-SiC ปรากฏเป็นสีน้ำเงิน การสังเกตสีเพื่อระบุโพลีไทป์เป็นวิธีการที่เข้าใจง่ายในการแยกแยะโพลีไทป์ซิลิคอนคาร์ไบด์

ข้อเสนอของ Semicorexพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์ในขนาดและเกรดต่างๆ โปรดติดต่อเราหากมีคำถามหรือรายละเอียดเพิ่มเติม

โทร: +86-13567891907

อีเมล์: sales@semicorex.com