[Bilim] Silikon doğduğundan beri, karbon nasıl doğabilir: Bununla birlikte, silisyum karbür denen bir malzeme var
Yazar: Yan Ning faz
Çin Bilimler Akademisi Yarıiletkenler Enstitüsü'nden yeniden basılmıştır.
Doğa özellikle harikadır, bu yüzden periyodik tablodaki IV. Grup elementlerin temel maddeleri son derece mükemmeldir
En üst grup IV element olan Karbon (C), yaşam için gerekli unsurlardan biridir. Ayrıca basit maddesi güveç ve mangal için sıcaklık sağlayabilir ve aynı zamanda mükemmel termal iletkenliğe sahip üçüncü nesil bir yarı iletken olabilir; mükemmel performansa sahip grafen olabilir, ancak değiştiğinde sadık sevginin bir kanıtı haline gelir; zayıftır ve vücuda takılabilir , Kışın sıcak, yazın serin; zordur, her şeyi kesebilir, yenilmez.
(Kaynak: Kimya Bireysel Çalışma Odası Ağı)
IV. Grubun ikinci sıradaki elementi, dünyadaki oksijenden (O) sonra ikinci sırada olan silikondur (Si). Esas olarak, elektronik ekipmanı küçültmek için basit maddelere dönüştürülebilen küçük göze çarpmayan taşlarda bulunur, ancak hesaplama hızı büyük ölçüde geliştirilir; güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür ve ayrıca yarı iletken endüstrisinin gelişiminde bir kilometre taşı haline gelmiştir. Kristal yapısı elmasla aynıdır.
Hem karbon hem de silikon çok iyidir, ancak neden bir silisyum karbür (SiC) ortaya çıktı? ? ?
Bir dağ, bir dağdan daha yüksektir. Silisyum karbürün görünüşü hiçbir şekilde tesadüfi değildir. Tek bir kelimeden kaynaklanmaktadır mükemmel !
Aslında, doğal SiC cevheri de doğada mevcuttur ve çok nadirdir. Mozanit.
Mücevher endüstrisinde yaygın olarak kullanılan parametreler şunlardır: 1Fire, Mosangın ateşi elmasların 2,5 katıdır; 2Dispersiyon değeri, elmaslar 0,044, Mossang 0,104; 3 kırılma indisi, elmas 2,417, Mossangın 2,65. 4 Mohs sertliği, elmas 10, sertliğin kralı ondan başkası değil, Moissanite 9.2-9.8, bu da diğer taşlardan çok daha yüksek. Bu nedenle, aynı koşullar altında işlenen Mozanit, elmastan daha "parlak" olacaktır.
Bununla birlikte, doğal Mozanit çok nadirdir, o kadar nadirdir ki, yalnızca 50.000 yıl önce kraterlerde ortaya çıktı. Bazı insanlar şöyle der: Doğal Mozanit, doğal elmastan çok aşkı temsil eder .
(Kaynak: Kanal Ağı)
SiC, Xiangning'i sırf güzelliğinden ötürü bu kadar övebilir mi? Ayrıca değil, aynı zamanda sahip olduğu için Mükemmel fiziksel özellikler , Bu da onu destekliyor endüstri Üretim, yarı iletken endüstrisi Ve diğer alanlar Bir yerin önemli bir nedeni vardır.
Mozanit'i görmemiş olabilirsiniz, ancak "elmas" a benzeyen zımpara adını duymuş olmalısınız. Otoriter yan pozlama Sertliğini gösterir. Aşındırıcı ve refrakter malzeme olarak kullanılan yaygın zımpara, siyah ve yeşile ayrılmıştır. Bununla birlikte, bu tür zımpara, kuvars kumu, petrol kok (veya kömür kok) ve odun yongaları gibi hammaddelerin bir direnç fırınında yüksek sıcaklıkta eritilmesiyle yapılır. Saf SiC kristalleri renksiz ve şeffaftır, bazı safsızlıklar ile katkılı oldukları için renklendirilirler ve saflık% 100 değildir.
(Kaynak: Baidu Galerisi)
SiC, C ve Si'nin tek kararlı bileşiğidir ve aynı zamanda kovalent bir bileşiktir.İki tür kristal vardır: sfalerit tipi (kübik kristal sistemi, uzay grubu F4-3M) ve vurtzit tipi (altıgen kristal sistemi, uzay grubu Pmc) 200'den fazla çeşit çok tip gövde vardır ve farklı yapısal malzemelerin elektriksel ve optik özellikleri farklıdır.
(Kaynak: Sina Blog)
SiC, üçüncü nesil yarı iletken malzemelerdeki en olgun malzemelerden biridir. Üçüncü nesil yarı iletkenler, esas olarak silikon karbür, galyum nitrür, alüminyum nitrür, çinko oksit, elmas vb. İçeren geniş bant aralıklı yarı iletkenlerdir (birinci nesil yarı iletkenler çoğunlukla Si ve Ge gibi basit yarı iletken malzemelerdir; ikinci nesil yarı iletkenler çoğunlukla GaAs ve InP gibi bileşik yarı iletken malzemeleri ifade eder). SiC'nin bant aralığı Si'ninkinin 2-3 katı, ısıl iletkenlik Si'ninkinin 4-5 katı, kırılma gerilimi Si'nin 8 katı ve elektron doygunluk kayma hızı Si'nin iki katı. Bu nedenle SiC, özellikle yüksek sıcaklık, yüksek frekans, radyasyona dayanıklı ve yüksek güçlü cihazların üretimi için uygundur.
Şu anda, LED aydınlatma ekipmanı hazırlamak için SiC kullanma teknolojisi çok olgunlaşmıştır ve yarı iletken lazerlere ve dedektörlere de uygulanmaya başlamıştır. SiC'den yapılan ışık yayan diyotların radyasyon dalga boyu, yeşil ışıktan mor ışığa (400-550nm) kadar olan bandı kapsayabilir ve optik bilgi ekranı ve optik entegre devreler alanlarında geniş uygulama olanaklarına sahiptir.
Piyasada, PIN diyotları, Schottky diyotları, MESFET'ler, MOSFET'ler, tristörler ve SiC tabanlı ışık yayan diyotlar gibi SiC optoelektronik, güç ve mikrodalga cihazları da yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tip güç elektroniği cihazı SiC'nin yüksek sıcaklık direncinden, yüksek frekansından, yüksek voltajından ve yüksek gücünden yararlanır. Örneğin, Si cihazlarının maksimum çalışma sıcaklığı yaklaşık 200 ° C'dir, ancak SiC cihazları 400 ° C'de çok hızlı çalışabilir. Bununla birlikte, maliyet sorunları nedeniyle, SiC elektronik cihazları esas olarak askeri uçaklarda, gemilerde, vb. Kullanılmaktadır. Mevcut sivil pazar hala nispeten sınırlıdır.
(Kaynak: Yeni Malzeme Endüstrisi)
birisi dedi Si anlayışımız "doktora" düzeyindedir, ancak SiC anlayışımız "ilkokul öğrencisi" gibidir. . Yardım edemeyiz ama merak ederiz:
İnsanoğlu, 1905'te göktaşlarında SiC kristallerini keşfetti ve ilk SiC kristal diyodu 1907'de doğdu. Yüz yıldan fazla bir süre geçti ve SiC'nin yarı iletken alanında pek çok avantajı var, ama neden hala az biliniyor? ? ?
Cevap tek kelimeyle özetlenmiştir, yani: az!
(Kaynak: soogif)
"Şeyler nadir ve değerlidir" ebedi gerçektir. Doğada mozanit o kadar nadirdir ki hiçbir madencilik değeri yoktur ve bulunması zordur. Daha acımasızca, insan yapımı yüksek saflıkta SiC tekli kristalleri için koşullar çok serttir ve yarı iletken optoelektronik cihazların üretimi için seviye gereksinimlerini karşılamak özellikle zordur.
SiC'nin erime noktası elmastan daha küçük ve tek Si kristalinden daha büyüktür. Bu nedenle Si'nin hazırlanma koşulları altında SiC'de sıvı faz yoktur. SiC'nin hazırlama koşulları şunları gerektirir: basınç yaklaşık 1000Pa'dır, sıcaklık 2000 'yi aşar ve ideal kimyasal oran. Bu nedenle, ticari bir bakış açısından: SiC tekli kristalleri, Si tekli kristalleri gibi eriyikten hazırlanamaz.
Şu anda, SiC tek kristalini dünyada hazırlamanın yaygın yöntemi Fiziksel buhar taşıma yöntemi (PVT) olarak da bilinen tohum süblimasyon yöntemi . Prensip, kapalı pota sistemini indüksiyon veya dirençle ısıtma ile hizalamak, katı karışımı büyüme kaynağı olarak potanın altına daha yüksek bir sıcaklıkta yerleştirmek ve tohum kristalini potanın üstüne daha düşük bir sıcaklıkta sabitlemektir. Düşük basınç ve yüksek sıcaklık altında, büyüme kaynağı süblimleşir ve gazlı maddeler üretmek için ayrışır ve büyüme kaynağı ile tohum kristali arasında bir basınç gradyanı ile sonuçlanan bir sıcaklık gradyanı vardır. Bu gaz halindeki maddeler böylece düşük sıcaklıktaki tohum kristal pozisyonuna taşınacak, süperdoyma oluşturacak ve tohum kristali büyümeye başlayacaktır.
(Kaynak: 2014 · LED Destekleyici Malzeme Sektörü Geliştirme Değişim Toplantısı)
Yukarıdaki yöntemlere ek olarak, iki yaygın yöntem vardır, yüksek sıcaklıkta kimyasal buhar biriktirme (HTCVD) ve sıvı faz yöntemi (LPE) Bu iki yöntemin büyüme sıcaklığı da 1500-2500 ° C gerektirir. Ancak PVT yöntemiyle karşılaştırıldığında, bu iki yöntem hala olgunlaşmamış. Aşağıdaki şekil, SiC ve Si tek kristal büyüme koşullarının parametre karşılaştırmasını gösterir.
(Kaynak: CTIMES)
Son iki yılda elektrikli araçların ve 5G iletişim teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte yüksek voltaj ve yüksek frekanslı ortamlara dayanabilen ve iyi ısı iletkenliğine sahip SiC cihazları dikkat çekmiş ve hızla gelişmeye başlamıştır. Yurt içinde düşük güçlü silisyum karbür cihazlar da laboratuvardan pratik cihazların üretim aşamasına girmiştir. Bununla birlikte, karşılaştırıldığında, silisyum karbür gofretlerin fiyatı hala nispeten yüksektir ve birçok kusur vardır, bu nedenle uygulama pazarının Si cihazları kadar geniş ve olgunlaşması belirli bir zaman alacaktır.
Bununla birlikte, umut hala büyüktür, "Kehanet Ning" o günün çok da uzakta olmadığını düşünüyor.
Referanslar:
Tramvay Dün, bugün ve yarın silisyum karbür bileşenleri! .http: //www.360doc.com/content/18/0807/09/620658_776275988.shtml,2018-08-07.
Men Zhenjiang, Wu Di, Zhang Jinlong.Yeni güç elektroniği cihazları üzerine araştırma Liaoning Economics, 2018 (12): 90-91.
Jun Cao. Silisyum karbür yarı iletken teknolojisine ve piyasa uygulamalarına genel bakış. Entegre Devre Uygulamaları, 2018, 35 (08): 5-9.
Düşük güç tüketimi SiC diyot, en yüksek güç yoğunluğuna ulaşır. World Electronic Components, 2018 (06): 15.
Lu Zhonghua.SiC güç diyotlarının yapısı ve elektriksel özellikleri üzerine analiz ve araştırma. Shandong Üniversitesi, 2016.
Wang Jiangmei, Wang Yongwei.SiC güç cihazlarının araştırma ve uygulamasında ilerleme. Elektronik endüstrisi için özel ekipman, 2017, 46 (06): 1-5 + 38.
Qi Yu, Li Yanyong, Hu Jiaxi, Fan Wei, Tang Wei.SiC güç cihazlarının uygulama durumu ve geliştirme eğilimi. Yüksek güç dönüştürücü teknolojisi, 2016 (05): 1-6.
Peng Tonghua. Silisyum karbür kristal endüstrisinin gelişimi ve LED endüstrisindeki uygulaması.Çin Elektronik Malzemeler Endüstrisi Derneği, Çin Yarıiletken Aydınlatma / LED Endüstrisi ve Uygulama İttifakı. 2014 · LED Destek Malzemeleri Endüstrisi Geliştirme Değişim Konferansı Bildirileri. China Semiconductor Lighting / LED Industry and Application Alliance: China Electronic Materials Industry Association, 2014: 24.
HAFOM.Güç cihazları alanında silisyum karbür yarı iletken SiC uygulaması.Tümleşik devre uygulamaları, 2016 (02): 34-37.
CTIMES. Silisyum karbür bileşenlerinin pazar gelişiminin anahtarı: wafer üretimi. Https://mp.weixin.qq.com/s/Uq-ENnpy7Ys2Pa_u8bs7Ag, 2018-10-04.
SON
Bu makale Çin Bilimler Akademisi Yarıiletkenler Enstitüsü'nün izni ile yeniden basılmıştır ve yazar Yan Xiangning'dir. Telif hakkı yorumlama hakkı orijinal yaratıcıya aittir, bu makale TechSugar yazı işleri departmanı tarafından önerilmektedir!
