Silizio Karburoaren (SiC) garapena eta aplikazioak
1. Berrikuntzaren mende bat SiCn
Silizio-karburoaren (SiC) bidaia 1893an hasi zen, Edward Goodrich Achesonek Acheson labea diseinatu zuenean, karbonozko materialak erabiliz, SiC-ren ekoizpen industriala lortzeko, kuartzoaren eta karbonoaren beroketa elektrikoaren bidez. Asmakizun honek SiC-ren industrializazioari hasiera eman zion eta Achesoni patente bat lortu zuen.
mendearen hasieran, SiC batez ere urratzaile gisa erabiltzen zen bere gogortasun eta higadura erresistentzia nabarmenagatik. mendearen erdialderako, lurrun-deposizio kimikoaren (CVD) teknologiaren aurrerapenek aukera berriak ireki zituzten. Rustum Roy buru duen Bell Labs-eko ikertzaileek CVD SiCrako oinarriak jarri zituzten, grafitozko gainazaletan SiC estaldurak lortuz.
1970eko hamarkadan aurrerapen handia izan zen Union Carbide Corporation-ek gallio nitruroaren (GaN) material erdieroaleen hazkunde epitaxialean SiC estalitako grafitoa aplikatu zuenean. Aurrerapen honek funtsezko eginkizuna izan zuen errendimendu handiko GaN oinarritutako LED eta laserretan. Hamarkadetan zehar, SiC estaldurak erdieroaleetatik haratago hedatu dira aeroespazialean, automobilgintzan eta potentzia elektronikan aplikazioetara, fabrikazio tekniken hobekuntzei esker.
Gaur egun, ihinztadura termikoa, PVD eta nanoteknologia bezalako berrikuntzek SiC estalduren errendimendua eta aplikazioa areagotzen ari dira, punta-puntako eremuetan duen potentziala erakutsiz.
2. SiC-ren kristal-egiturak eta erabilerak ulertzea
SiC-k 200 politipo baino gehiago ditu, beren antolamendu atomikoen arabera sailkatuta egitura kubiko (3C), hexagonal (H) eta erronboedriko (R). Horien artean, 4H-SiC eta 6H-SiC oso erabiliak dira potentzia handiko gailuetan eta optoelektronikoetan, hurrenez hurren, eta β-SiC-a bere eroankortasun termiko, higadura erresistentzia eta korrosioarekiko erresistentzia bikainagatik balioesten da.
β-SiC-akpropietate bereziak, hala nola eroankortasun termikoa120-200 W/m·Keta hedapen termikoko koefizienteak grafitoa oso ondo datorrelarik, obleen epitaxia ekipoetan gainazaleko estalduretarako material hobetsia da.
3. SiC estaldurak: propietateak eta prestaketa teknikak
SiC estaldurak, normalean β-SiC, asko aplikatzen dira gainazaleko propietateak hobetzeko, hala nola, gogortasuna, higadura erresistentzia eta egonkortasun termikoa. Prestatzeko ohiko metodoak hauek dira:
- Lurrun-deposizio kimikoa (CVD):Kalitate handiko estaldurak eskaintzen ditu itsasgarritasun eta uniformitate bikainekin, substratu handi eta konplexuetarako aproposa.
- Lurrun-jarrera fisikoa (PVD):Estalduraren konposizioaren kontrol zehatza eskaintzen du, doitasun handiko aplikazioetarako egokia.
- Ihinztatze teknikak, deposizio elektrokimikoa eta minda estaldura: Aplikazio zehatzetarako alternatiba errentagarri gisa balio izan, itsasgarritasun eta uniformitate muga desberdinak izan arren.
Metodo bakoitza substratuaren ezaugarrien eta aplikazioaren eskakizunen arabera aukeratzen da.
4. SiC estalitako grafito suszeptoreak MOCVDn
SiC estalitako grafito suszeptoreak ezinbestekoak dira Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) egiteko, erdieroaleen eta material optoelektronikoen fabrikazioan funtsezko prozesu batean.
Susceptor hauek euskarri sendoa eskaintzen dute film epitaxialaren hazkuntzarako, egonkortasun termikoa bermatuz eta ezpurutasunen kutsadura murrizteko. SiC estaldurak oxidazioaren erresistentzia, gainazaleko propietateak eta interfazearen kalitatea ere hobetzen ditu, filmaren hazkuntzan kontrol zehatza ahalbidetuz.
5. Etorkizunera begira
Azken urteotan, SiC estalitako grafito-substratuen ekoizpen-prozesuak hobetzera ahalegin handiak egin dira. Ikertzaileak estalduraren garbitasuna, uniformetasuna eta iraupena hobetzen ari dira, kostuak murrizten dituzten bitartean. Gainera, material berritzaileen esplorazioa bezalakoaktantalio karburoa (TaC) estaldurakeroankortasun termikoan eta korrosioarekiko erresistentzian hobekuntza potentzialak eskaintzen ditu, hurrengo belaunaldiko soluzioei bidea irekiz.
SiC estalitako grafito suszeptoreen eskariak hazten jarraitzen duen heinean, fabrikazio adimentsuan eta industria-eskalako produkzioan egindako aurrerapenek kalitate handiko produktuen garapena hobetuko dute erdieroaleen eta optoelektronikaren industrien eboluzio-beharrei erantzuteko.
Argitalpenaren ordua: 2023-12-24