ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಇತಿಹಾಸ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಕೋಟಿಂಗ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (SiC) ನ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಗಳು

1. SiC ನಲ್ಲಿ ಒಂದು ಶತಮಾನದ ನಾವೀನ್ಯತೆ
ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (SiC) ನ ಪ್ರಯಾಣವು 1893 ರಲ್ಲಿ ಪ್ರಾರಂಭವಾಯಿತು, ಎಡ್ವರ್ಡ್ ಗುಡ್ರಿಚ್ ಅಚೆಸನ್ ಅಚೆಸನ್ ಕುಲುಮೆಯನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದಾಗ, ಸ್ಫಟಿಕ ಶಿಲೆ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ವಿದ್ಯುತ್ ತಾಪನದ ಮೂಲಕ SiC ಯ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ. ಈ ಆವಿಷ್ಕಾರವು SiC ಯ ಕೈಗಾರಿಕೀಕರಣದ ಆರಂಭವನ್ನು ಗುರುತಿಸಿತು ಮತ್ತು ಅಚೆಸನ್ ಪೇಟೆಂಟ್ ಗಳಿಸಿತು.

20 ನೇ ಶತಮಾನದ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, ಅದರ ಗಮನಾರ್ಹ ಗಡಸುತನ ಮತ್ತು ಉಡುಗೆ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ SiC ಅನ್ನು ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ ಅಪಘರ್ಷಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಯಿತು. 20 ನೇ ಶತಮಾನದ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (CVD) ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿನ ಪ್ರಗತಿಗಳು ಹೊಸ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳನ್ನು ಅನ್ಲಾಕ್ ಮಾಡಿತು. ರುಸ್ತುಮ್ ರಾಯ್ ನೇತೃತ್ವದ ಬೆಲ್ ಲ್ಯಾಬ್ಸ್‌ನ ಸಂಶೋಧಕರು CVD SiC ಗೆ ​​ಅಡಿಪಾಯ ಹಾಕಿದರು, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ಮೊದಲ SiC ಲೇಪನವನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದರು.

ಯೂನಿಯನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಕಾರ್ಪೊರೇಶನ್ ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ನೈಟ್ರೈಡ್ (GaN) ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ವಸ್ತುಗಳ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಲ್ಲಿ SiC-ಲೇಪಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ 1970 ರ ದಶಕದಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ಕಂಡಿತು. ಈ ಪ್ರಗತಿಯು ಉನ್ನತ-ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ GaN-ಆಧಾರಿತ LED ಗಳು ಮತ್ತು ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸಿದೆ. ದಶಕಗಳಲ್ಲಿ, SiC ಲೇಪನಗಳು ಅರೆವಾಹಕಗಳನ್ನು ಮೀರಿ ಏರೋಸ್ಪೇಸ್, ​​ಆಟೋಮೋಟಿವ್ ಮತ್ತು ಪವರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿನ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ವಿಸ್ತರಿಸಿವೆ, ಉತ್ಪಾದನಾ ತಂತ್ರಗಳಲ್ಲಿನ ಸುಧಾರಣೆಗಳಿಗೆ ಧನ್ಯವಾದಗಳು.

ಇಂದು, ಥರ್ಮಲ್ ಸ್ಪ್ರೇಯಿಂಗ್, PVD, ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಂತಹ ಆವಿಷ್ಕಾರಗಳು SiC ಕೋಟಿಂಗ್‌ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಅನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತಿವೆ, ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಅದರ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ.

2. SiC ಯ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ರಚನೆಗಳು ಮತ್ತು ಉಪಯೋಗಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು
SiC 200 ಪಾಲಿಟೈಪ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಅವುಗಳ ಪರಮಾಣು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಂದ ಘನ (3C), ಷಡ್ಭುಜೀಯ (H), ಮತ್ತು ರೋಂಬೋಹೆಡ್ರಲ್ (R) ರಚನೆಗಳಾಗಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ, 4H-SiC ಮತ್ತು 6H-SiC ಅನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ β-SiC ಅದರ ಉನ್ನತ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ, ಉಡುಗೆ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮತ್ತು ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆಗಾಗಿ ಮೌಲ್ಯಯುತವಾಗಿದೆ.

β-SiC ಗಳುವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ120-200 W/m·Kಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣಾ ಗುಣಾಂಕವು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ಗೆ ನಿಕಟವಾಗಿ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ವೇಫರ್ ಎಪಿಟ್ಯಾಕ್ಸಿ ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ಲೇಪನಗಳಿಗೆ ಆದ್ಯತೆಯ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ.

3. SiC ಕೋಟಿಂಗ್‌ಗಳು: ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ತಯಾರಿ ತಂತ್ರಗಳು
SiC ಲೇಪನಗಳು, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ β-SiC, ಗಡಸುತನ, ಉಡುಗೆ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯಂತಹ ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ತಯಾರಿಕೆಯ ಸಾಮಾನ್ಯ ವಿಧಾನಗಳು ಸೇರಿವೆ:

• ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಠೇವಣಿ (CVD):ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಏಕರೂಪತೆಯೊಂದಿಗೆ ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಲೇಪನಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ದೊಡ್ಡ ಮತ್ತು ಸಂಕೀರ್ಣ ತಲಾಧಾರಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.
• ಭೌತಿಕ ಆವಿ ಠೇವಣಿ (PVD):ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರವಾದ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾದ ಲೇಪನ ಸಂಯೋಜನೆಯ ಮೇಲೆ ನಿಖರವಾದ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.
• ಸಿಂಪಡಿಸುವ ತಂತ್ರಗಳು, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಡಿಪಾಸಿಷನ್ ಮತ್ತು ಸ್ಲರಿ ಲೇಪನ: ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಏಕರೂಪತೆಯಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೂ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ವೆಚ್ಚ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ.

ತಲಾಧಾರದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ವಿಧಾನವನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

4. MOCVD ಯಲ್ಲಿ SiC-ಲೇಪಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಸಸೆಪ್ಟರ್‌ಗಳು
SiC-ಲೇಪಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಸಸೆಪ್ಟರ್‌ಗಳು ಲೋಹದ ಸಾವಯವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆಯಲ್ಲಿ (MOCVD) ಅನಿವಾರ್ಯವಾಗಿವೆ, ಇದು ಅರೆವಾಹಕ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ವಸ್ತುಗಳ ತಯಾರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ.

ಈ ಸಸೆಪ್ಟರ್‌ಗಳು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ದೃಢವಾದ ಬೆಂಬಲವನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ, ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಮಾಲಿನ್ಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. SiC ಲೇಪನವು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಪ್ರತಿರೋಧ, ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಫಿಲ್ಮ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನಿಖರವಾದ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

5. ಭವಿಷ್ಯದ ಕಡೆಗೆ ಮುನ್ನಡೆಯುವುದು
ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, SiC-ಲೇಪಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ತಲಾಧಾರಗಳ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಪ್ರಯತ್ನಗಳನ್ನು ನಿರ್ದೇಶಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸಂಶೋಧಕರು ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವಾಗ ಲೇಪನದ ಶುದ್ಧತೆ, ಏಕರೂಪತೆ ಮತ್ತು ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ನವೀನ ವಸ್ತುಗಳ ಅನ್ವೇಷಣೆಟ್ಯಾಂಟಲಮ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (TaC) ಲೇಪನಗಳುಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆಯಲ್ಲಿ ಸಂಭಾವ್ಯ ಸುಧಾರಣೆಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ, ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಪರಿಹಾರಗಳಿಗೆ ದಾರಿ ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.

SiC-ಲೇಪಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಸಸೆಪ್ಟರ್‌ಗಳ ಬೇಡಿಕೆಯು ಬೆಳೆಯುತ್ತಲೇ ಇರುವುದರಿಂದ, ಬುದ್ಧಿವಂತ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ-ಪ್ರಮಾಣದ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿನ ಪ್ರಗತಿಗಳು ಅರೆವಾಹಕ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಉದ್ಯಮಗಳ ವಿಕಾಸದ ಅಗತ್ಯಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ.