ကွဲပြားခြားနားသောဖွဲ့စည်းပုံများနှင့်အတူ SiC crystals အကြားကွာခြားချက်များ

ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC)သမရိုးကျပစ္စည်းများထက် သာလွန်သော ဂုဏ်သတ္တိများကို ပြသသည့် ခြွင်းချက်အပူ၊ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာနှင့် ဓာတုဗေဒ တည်ငြိမ်မှုတို့ကို ပိုင်ဆိုင်သည့် ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်း၏အပူစီးကူးမှုသည် အံ့ဩစရာကောင်းလောက်အောင် 84W/(m·K) သည် ကြေးနီထက်သာမက ဆီလီကွန်ထက် သုံးဆပိုမြင့်သည်။ ၎င်းသည် အပူစီမံခန့်ခွဲမှုဆိုင်ရာ အသုံးချပရိုဂရမ်များတွင် အသုံးပြုရန် ၎င်း၏ကြီးမားသော အလားအလာကို သရုပ်ပြသည်။ SiC ၏ bandgap သည် ဆီလီကွန်ထက် သုံးဆခန့်ရှိပြီး ၎င်း၏ ပြိုကွဲနေသော လျှပ်စစ်စက်ကွင်းအား အားကောင်းမှုသည် ဆီလီကွန်ထက် ပြင်းအားတစ်ခုဖြစ်သည်။ ဆိုလိုသည်မှာ SiC သည် ဗို့အားမြင့်အပလီကေးရှင်းများတွင် ပိုမိုယုံကြည်စိတ်ချရပြီး ထိရောက်မှုကို ပေးစွမ်းနိုင်သည်။ ထို့အပြင်၊ SiC သည် ဂရပ်ဖိုက်နှင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သော မြင့်မားသောအပူချိန် 2000°C တွင် ကောင်းမွန်သော လျှပ်စစ်စီးကူးမှုကို ထိန်းသိမ်းထားနိုင်သေးသည်။ ၎င်းသည် အပူချိန်မြင့်သော ပတ်ဝန်းကျင်တွင် စံပြတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းဖြစ်လာစေသည်။ SiC ၏ corrosion resistance သည် အလွန်ထူးခြားပါသည်။ ၎င်း၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ SiO2 ၏ပါးလွှာသောအလွှာသည် ဓာတ်တိုးမှုကို ထိရောက်စွာကာကွယ်ပေးကာ အခန်းအပူချိန်တွင် သိရှိထားသည့် အဆိပ်အတောက်များအားလုံးနီးပါးကို ခံနိုင်ရည်ရှိစေသည်။ ၎င်းသည် ကြမ်းတမ်းသောပတ်ဝန်းကျင်များတွင် ၎င်း၏အသုံးချမှုကို သေချာစေသည်။

ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံအရ SiC ၏ ကွဲပြားမှုကို ၎င်း၏ပုံဆောင်ခဲများတွင် အက်တမ်များ ထူထပ်စွာထုပ်ပိုးထားသည့် ကွဲပြားသောနည်းလမ်းများဖြင့် ရည်ညွှန်းထားသော ကွဲပြားသောပုံဆောင်ခဲပုံစံ 200 ကျော်တွင် ထင်ဟပ်စေသည်။ ပုံဆောင်ခဲပုံစံများစွာရှိသော်လည်း ဤပုံဆောင်ခဲပုံစံများကို ကုဗဖွဲ့စည်းပုံ (သွပ်ရောစပ်ဖွဲ့စည်းပုံ) နှင့် ဆဋ္ဌဂံပုံသဏ္ဍာန် (wurtzite တည်ဆောက်ပုံ) ဖြင့် β-SiC ဟူ၍ နှစ်မျိုးခွဲခြားနိုင်သည်။ ဤဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ကွဲပြားမှုသည် SiC ၏ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာနှင့် ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများကို ကြွယ်ဝစေရုံသာမက SiC အခြေပြု တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ပစ္စည်းများ ဒီဇိုင်းဆွဲခြင်းနှင့် ပိုမိုကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်သည့်အခါတွင် သုတေသီများအား ရွေးချယ်မှုများနှင့် လိုက်လျောညီထွေရှိမှုကိုလည်း ပေးပါသည်။

SiC ပုံဆောင်ခဲပုံစံ အများအပြားတွင် အသုံးအများဆုံး အမျိုးအစားများ ပါဝင်သည်။3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, နှင့် 15R-SiC။ ဤပုံဆောင်ခဲပုံစံများကြား ခြားနားချက်ကို ၎င်းတို့၏ ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံတွင် အဓိကအားဖြင့် ထင်ဟပ်ပါသည်။ 3C-SiC သည် ကုဗစီလီကွန်ကာဗိုက်ဟုလည်းသိကြပြီး၊ ကုဗဖွဲ့စည်းပုံသွင်ပြင်လက္ခဏာများကိုပြသပြီး SiC တွင် အရိုးရှင်းဆုံးဖွဲ့စည်းပုံဖြစ်သည်။ ဆဋ္ဌဂံပုံသဏ္ဍာန်ရှိသော SiC ကို 2H-SiC၊ 4H-SiC၊ 6H-SiC နှင့် အခြားအမျိုးအစားများအဖြစ် ကွဲပြားသော အက်တမ်အစီအစဉ်များအတိုင်း ပိုင်းခြားနိုင်ပါသည်။ ဤအမျိုးအစား ခွဲခြားမှုများသည် ပုံဆောင်ခဲအတွင်း၌ အက်တမ်များ ထုပ်ပိုးပုံ၊ ရာဇမတ်ကွက်၏ အချိုးအစားနှင့် ရှုပ်ထွေးမှုကို ထင်ဟပ်စေသည်။

band gap သည် semiconductor ပစ္စည်းများလည်ပတ်နိုင်သည့် အပူချိန်အကွာအဝေးနှင့် ဗို့အားအဆင့်ကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည့် အဓိက ကန့်သတ်ဘောင်တစ်ခုဖြစ်သည်။ SiC ၏ ပုံဆောင်ခဲပုံစံများစွာရှိသည့်အနက် 2H-SiC သည် အမြင့်ဆုံး bandgap အကျယ် 3.33 eV ရှိပြီး လွန်ကဲသောအခြေအနေများအောက်တွင် ၎င်း၏အလွန်ကောင်းမွန်သောတည်ငြိမ်မှုနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်ကိုဖော်ပြသည်။ 4H-SiC သည် bandgap အကျယ် 3.26 eV ဖြင့် အနီးကပ် လိုက်နေသည်။ 6H-SiC တွင် 3.02 eV အနည်းငယ်နိမ့်သော bandgap ရှိပြီး 3C-SiC တွင် အနိမ့်ဆုံး bandgap 2.39 eV ရှိပြီး အပူချိန်နှင့် ဗို့အားနိမ့်များတွင် ပိုမိုတွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုစေသည်။

အပေါက်များ၏ ထိရောက်သော ဒြပ်ထုသည် ပစ္စည်းများ၏ အပေါက်ရွေ့လျားမှုကို ထိခိုက်စေသည့် အရေးကြီးသောအချက်ဖြစ်သည်။ 3C-SiC ၏ထိရောက်မှုရှိသောအပေါက်သည် 1.1m0 ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းမှာအတော်လေးနည်းသောကြောင့် ၎င်း၏အပေါက်ရွေ့လျားနိုင်မှုကောင်းမွန်ကြောင်းဖော်ပြသည်။ 4H-SiC ၏ ထိရောက်သော ဒြပ်ထုသည် ဆဋ္ဌဂံပုံသဏ္ဍာန်၏ အခြေခံလေယာဉ်ပေါ်တွင် 1.75m0 ဖြစ်ပြီး အခြေခံလေယာဉ်နှင့် ထောင့်မှန်ကျသော 0.65m0 ရှိပြီး ၎င်း၏ လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများ ကွဲပြားမှုကို လမ်းကြောင်းအမျိုးမျိုးတွင် ပြသသည်။ 6H-SiC ၏ ထိရောက်သော ဒြပ်ထုသည် 4H-SiC နှင့် ဆင်တူသော်လည်း ၎င်း၏ သယ်ဆောင်ရွေ့လျားနိုင်မှုအပေါ် သက်ရောက်မှုရှိသည့် ယေဘုယျအားဖြင့် အနည်းငယ်နိမ့်သည်။ အီလက်ထရွန်၏ ထိရောက်သော ဒြပ်ထုသည် တိကျသော ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံပေါ် မူတည်၍ 0.25-0.7m0 အကွာအဝေးတွင် ကွဲပြားသည်။

Carrier Mobility သည် ပစ္စည်းတစ်ခုအတွင်း အီလက်ထရွန်များနှင့် အပေါက်များ မည်မျှ လျင်မြန်စွာ ရွေ့လျားသည်ကို တိုင်းတာခြင်းဖြစ်သည်။ 4H-SiC သည် ဤကိစ္စရပ်တွင် ကောင်းမွန်စွာ လုပ်ဆောင်သည်။ ၎င်း၏ အပေါက်နှင့် အီလက်ထရွန် ရွေ့လျားနိုင်မှုသည် 6H-SiC ထက် သိသိသာသာ မြင့်မားပြီး 4H-SiC ပါဝါ အီလက်ထရွန်နစ် ကိရိယာများတွင် စွမ်းဆောင်ရည် ပိုကောင်းစေသည်။

ဘက်စုံစွမ်းဆောင်ရည်ရှုထောင့်ကနေတစ်ခုချင်းစီကိုကြည်လင်တဲ့ပုံစံSiC၎င်း၏ထူးခြားသောအားသာချက်များရှိသည်။ 6H-SiC သည် ၎င်း၏ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ တည်ငြိမ်မှုနှင့် ကောင်းမွန်သောဖြာထွက်မှုဂုဏ်သတ္တိများကြောင့် optoelectronic စက်များထုတ်လုပ်ရန်အတွက် သင့်လျော်သည်။3C-SiC၎င်း၏မြင့်မားသော saturated အီလက်ထရွန်ပျံနှုန်းကြောင့် ကြိမ်နှုန်းမြင့်ပြီး ပါဝါမြင့်သည့် စက်များအတွက် သင့်လျော်သည်။ 4H-SiC သည် ၎င်း၏ မြင့်မားသော အီလက်ထရွန် ရွေ့လျားနိုင်မှု၊ ခုခံမှုနည်းသော နှင့် မြင့်မားသော လက်ရှိသိပ်သည်းဆတို့ကြောင့် ပါဝါအီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းများအတွက် စံပြရွေးချယ်မှုတစ်ခု ဖြစ်လာခဲ့သည်။ အမှန်မှာ၊ 4H-SiC သည် အကောင်းဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်၊ အမြင့်ဆုံးသော ကုန်သွယ်မှုအဆင့်နှင့် ရင့်ကျက်မှုအရှိဆုံးသော တတိယမျိုးဆက် ဆီမီးကွန်ဒတ်တာပစ္စည်းသာမကဘဲ ဖိအားမြင့်၊ မြင့်မားသော ပါဝါတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးကိရိယာများကို ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် ဦးစားပေးပစ္စည်းလည်းဖြစ်သည်။ အပူချိန်နှင့် ဓာတ်ရောင်ခြည်ဒဏ်ခံနိုင်သော ပတ်ဝန်းကျင်များ။