طريقة المرحلة السائلة: اختراق تكنولوجي رئيسي في نمو الكربيد السيليكوني المستقبلي

طريقة المرحلة السائلة: اختراق تكنولوجي رئيسي في نمو الكربيد السيليكوني المستقبلي

تحالف الابتكار في تكنولوجيا أشباه الموصلات

كمواد أشباه الموصلات واسعة النطاق من الجيل الثالث، يمتلك كربيد السيليكون (SiC) خصائص فيزيائية وكهربائية استثنائية، مما يجعله واعدًا للغاية للكهرباء عالية التردد،وأجهزة أشباه الموصلات ذات الطاقة العاليةيجد SiC تطبيقات في قطاعات مثل إلكترونيات الطاقة، والاتصالات السلكية واللاسلكية، والسيارات، والطاقة، وتشكل أساسًا للشركات الحديثة والكفؤة.ونظم الطاقة المستقرة وكذلك الكهرباء الذكية في المستقبلومع ذلك، فإن إنتاج الركائز البلورية الواحدة لـ SiC لا يزال تحديًا تقنيًا كبيرًا.البيئة منخفضة الضغط والمتغيرات المختلفة المشاركة في نمو البلورات أبطأت التسويق لتطبيقات SiC.

في الوقت الحاضر ، تعد طريقة نقل البخار الفيزيائي (PVT) هي التقنية الأكثر استخدامًا لنمو بلورات SiC الواحدة في التطبيقات الصناعية.تواجه هذه الطريقة صعوبات كبيرة في إنتاج بلورات واحدة من النوع p 4H-SiC و 3C-SiC مكعبةتقييدات طريقة PVT تعيق أداء SiC في تطبيقات محددة ، مثل التردد العالي ، الجهد العالي ،وأجهزة IGBT ذات الطاقة العالية وموثوقة للغاية، أجهزة MOSFET طويلة العمر (ترانزستور المجال الناتج عن أكسيد المعادن-أو نصف الموصلات).

في ظل هذه الخلفية، ظهرت طريقة المرحلة السائلة على أنها تكنولوجيا جديدة واعدة لزراعة بلورات سي سي واحدة.خاصة في إنتاج بلورات واحدة من النوع 4H-SiC و 3C-SiCهذه الطريقة تحقق نمو بلور عالي الجودة في درجات حرارة منخفضة نسبيًا ، مما يضع أساسًا متينًا لتصنيع أجهزة أشباه الموصلات عالية الأداء.طريقة المرحلة السائلة تسمح بمراقبة أكبر للعوامل مثل المنشطات، بنية الشبكة، ومعدل النمو، مما يوفر مرونة أكبر وقابلية للتعديل، مما يوفر حلول فعالة للتحديات في إنتاج SiC التقليدي.

مزايا طريقة المرحلة السائلة

على الرغم من بعض التحديات التقنية في صناعة طريقة المرحلة السائلة، مثل الاستقرار في نمو الكريستال، والسيطرة على التكاليف، ومتطلبات المعدات،التقدم التكنولوجي المستمر والطلب المتزايد في السوق يشير إلى أن هذه الطريقة يمكن أن تصبح نهجًا رئيسيًا لتنمية بلورات سي سي واحدةإنها واعدة بشكل خاص لتصنيع أجهزة إلكترونية عالية الطاقة، منخفضة الخسارة، مستقرة للغاية، وطويلة العمر.

مؤخراً، قام الباحث المشارك لي هوي من معهد الفيزياء، الأكاديمية الصينية للعلوم، بإلقاء محاضرة حول نمو بلورات سي سي واحدة باستخدام طريقة المرحلة السائلة،تقديم حلول تطبيقية لأنواع مختلفة من بلورات SiCعلى وجه الخصوص، فتح الاختراقات في نمو 3C-SiC و p-type 4H-SiC البلورات الفردية مسارات جديدة لصناعة مواد SiC.هذه التطورات توفر أساسا قويا لتطوير درجة السياراتأجهزة إلكترونية عالية الجودة.

المزايا الفيزيائية لكربيد السيليكون

وأبرز لي هوي المزايا الفيزيائية الكبيرة لـ SiC مقارنة بالسيليكون (Si) ، الذي لا يزال أكثر المواد استخدامًا في أشباه الموصلات الكهربائية:

• حقل التفكيك الأعلى:مجال تعطل SiC ‬ هو 10 أضعاف مجال تعطل السيليكون ، مما يسمح له بمقاومة الجهد العالي دون تعطل. وهذا يجعل أجهزة SiC تنافسية للغاية في تطبيقات الجهد العالي.
• سرعة الانجراف الإلكتروني المشبعة العالية:سرعة الانجراف لـ SiC هي ضعف سرعة السيليكون ، مما يسمح لها بالعمل في ترددات أعلى وتعزيز كفاءة الجهاز وسرعة الاستجابة ، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات عالية السرعة.
• سلكية حرارية أعلى:التوصيل الحراري لـ (سي سي) ثلاثة أضعاف سلك السيليكون و 10 أضعاف آرسنيد الغاليوم (غاس) ، مما يتيح تبديد الحرارة بكفاءة، وكثافة طاقة أعلى،وتقليل الخسائر الحرارية تحت الحمل الثقيل.

التحديات وآفاق المستقبل

في حين أن طريقة المرحلة السائلة تقدم العديد من المزايا، هناك حاجة إلى مزيد من البحوث والتطوير لمواجهة التحديات مثل ضمان عمليات النمو المستقرة، وخفض تكاليف الإنتاج،وتحسين المعداتمن المتوقع أن تلعب طريقة المرحلة السائلة دورًا حاسمًا في تطوير تقنيات SiC لتطبيقات عالية الأداء ، مع جهود تعاونية بين مؤسسات البحث والصناعات.

إذا كان هناك أي انتهاك، يرجى الاتصال بنا لإزالة.

توصيات المنتجات ذات الصلة

• 3C-SIC WAFER

أرقائق 3C-SiC (كربيد السيليكون المكعب)هو رصيف أشباه الموصلات عالي الأداء ويتميز بهيكله الكريستالي المكعب. على عكس الأنواع الكثيرة الأخرى من كربيد السيليكون (مثل 4H-SiC و 6H-SiC) ،3C-SiC يظهر خصائص المواد الفريدة من نوعها التي تجعلها مناسبة بشكل خاصتطبيقات في إلكترونيات الطاقة، والأجهزة عالية التردد، والإلكترونيات الضوئية.

• 4H-N SIC WAFER

4H-SiC (كربيد السيليكون الستة الأطراف)هي مادة أشباه الموصلات واسعة النطاق المعروفة بخصائصها الفيزيائية والكهربائية الاستثنائية ، مما يجعلها خيارًا رائدًا لتطبيقات الطاقة العالية والترددات العالية والحرارة العالية.إنه واحد من أكثر أنواع الكربيد السيليكونية استخدامًا في إلكترونيات الطاقة بسبب خصائص المواد المتفوقة.

• 6H-N SIC WAFER

6H-SiC (كربيد السيليكون الستة الأطراف)هو نوع متعدد من كربيد السيليكون مع هيكل بلورية هيكاغوني معروف بفجوة واسعة والخصائص الحرارية والميكانيكية الممتازة6H-SiC يستخدم على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب قوة عالية، وارتفاع التردد، واستقرار حرارية عالية. على الرغم من أنها أقل شيوعا من 4H-SiC لألكترونيات الطاقة الحديثة، إلا أنها لا تزال مادة قيمة لتطبيقات محددة،وخاصة في أجهزة الألكترونيات الضوئية والأجهزة الاستشعارية.