Skip to main content

New cubic silicon carbide material for innovative semiconductor devices

Article Category

Article available in the folowing languages:

Badania krystalicznie przezroczystych półprzewodników

Zespół naukowców badał wytwarzanie węgliku krzemu (SiC) o strukturze regularnej jako sposób pełnego wykorzystania nowych właściwości i korzyści z używania urządzeń opartych na technologii półprzewodników typu MOS.

Technologie przemysłowe

Nie da się przecenić znaczenia węgliku krzemu w przemyśle elektronicznym. Węglik krzemu (SiC) oferuje potencjał ogromnych udoskonaleń w skuteczności i zasięgu zastosowań elektroniki energetycznej i technologii czujników elektronicznych. Związek ten występuje w naturze, ale od momentu wyprodukowania go ponad sto lat temu jego znaczenie cały czas wzrastało i teraz pełni on kluczową rolę w technologiach energetycznych i transportowych, które będą rozwijane w tym stuleciu. Węglik krzemu występuje w kilku różnych postaciach krystalicznych. Najczęściej wykorzystywaną dziś odmianą polimorficzną jest kryształ o strukturze heksagonalnej, ale gdyby zastosowanie postaci regularnej lub beta mogłoby oznaczać przełom w odkrywaniu pełnego potencjału SiC. Głównym celem projektu SOLIC było uzyskanie dużej ilości regularnych kryształów i płytek, aby wykorzystać potencjał technologii półprzewodników metal-tlenek (MOS, Metal Oxide Semiconductor). Badacze z CEA w Grenoble we Francji badali protokoły wytwarzania postaci beta materiału półprzewodnikowego. Dzięki strukturze przemysłowej uzyskanej od partnera Cyberstar kryształy hodowano techniką topienia strefowego krzemu. Jest to alternatywa o dużej czystości, gdyż występuje tu strefa stopiona, w której zanieczyszczenia są bardziej rozpuszczalne niż w krysztale. Zmienne w środowisku wzrostu kryształów były kontrolowane komputerowo i obejmowały gęstość ciała stałego i cieczy, kształt kryształów, prędkość wzrostu, prędkość obrotu, czas chłodzenia i atmosferę. System był ogrzewany w zakresie 2 MHz. Nowością była możliwość dostępu do strefy rdzenia, w której dochodzi do krystalizacji. Jednostka górna i dolna mogą obracać się niezależnie z bardzo małą prędkością i można zastosować różne strategie obracania w celu kontrolowania konwekcji wymuszonej w krzemie. Jedną dodatkową zaletą jest możliwość wykorzystania systemu dla innych kryształów, przy których niezbędny jest rozpuszczalnik. Takie kryształy to np. węglik tytanu, ważny ze względu na swoją twardość i możliwość cięcia przemysłowego, oraz węglik cyrkonu stosowany w tym samym celu, a także jako powłoka dla paliwa uranowego w przemyśle jądrowym. Węglik krzemu zrewolucjonizował sposób, w jaki żyjemy. Dzięki udoskonaleniom procesu wytwarzania kryształów wydaje się, że postęp ten będzie trwał nadal.

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania