Deall bywyd gorffennol silicon carbid!

Mae silicon carbid (SiC) yn cael ei fwyndoddi ar dymheredd uchel mewn ffwrnais gwrthiant gan ddefnyddio tywod cwarts, golosg petrolewm (neu golosg glo), a sglodion pren fel deunyddiau crai. Mae silicon carbid hefyd yn bodoli mewn natur fel mwyn prin, moissanite. Gelwir silicon carbid hefyd yn moissanite. Ymhlith deunyddiau crai anhydrin uwch-dechnoleg cyfoes nad ydynt yn ocsid fel C, N, a B, carbid silicon yw'r un mwyaf darbodus a ddefnyddir fwyaf. Gellir ei alw'n dywod emeri neu'n dywod anhydrin.

1. Bywyd y gorffennol a'r presennol o silicon carbide
Oherwydd ei briodweddau cemegol sefydlog, dargludedd thermol uchel, cyfernod ehangu thermol bach, a gwrthiant gwisgo da, mae gan carbid silicon lawer o ddefnyddiau eraill yn ogystal â chael ei ddefnyddio fel sgraffiniol, megis cotio powdr carbid silicon gyda phroses arbennig Ar wal fewnol y impeller tyrbin neu bloc silindr, gall wella ei wrthwynebiad gwisgo ac ymestyn ei fywyd gwasanaeth 1 i 2 waith; mae'r deunydd gwrthsafol datblygedig a wneir ohono yn gwrthsefyll sioc thermol, yn fach o ran maint, yn ysgafn o ran pwysau, yn uchel mewn cryfder, ac mae ganddo effaith arbed ynni da. Mae carbid silicon gradd isel (sy'n cynnwys tua 85% SiC) yn ddadocsidydd rhagorol. Gall gyflymu gwneud dur, hwyluso rheolaeth ar gyfansoddiad cemegol, a gwella ansawdd dur. Yn ogystal, mae carbid silicon hefyd yn cael ei ddefnyddio'n helaeth wrth gynhyrchu gwiail carbid silicon ar gyfer elfennau gwresogi trydan.
Mae silicon carbid yn galed iawn, gyda chaledwch Mohs o 9.5, yn ail yn unig i ddiemwnt caletaf y byd (lefel 10). Mae ganddo ddargludedd thermol rhagorol, mae'n lled-ddargludydd, a gall wrthsefyll ocsideiddio ar dymheredd uchel.

2. Nodweddion manteisiol dyfeisiau silicon carbid
Ar hyn o bryd, silicon carbid (SiC) yw'r deunydd lled-ddargludyddion band eang mwyaf aeddfed. Mae gwledydd ledled y byd yn rhoi pwys mawr ar ymchwil SiC ac wedi buddsoddi llawer o weithlu ac adnoddau materol mewn datblygiad gweithredol. Nid yw'r Unol Daleithiau, Ewrop, Japan, ac ati yn unig yn Mae cynlluniau ymchwil cyfatebol wedi'u llunio ar y lefel genedlaethol, ac mae rhai cewri electroneg rhyngwladol hefyd wedi buddsoddi'n helaeth yn natblygiad dyfeisiau lled-ddargludyddion carbid silicon.
O'i gymharu â silicon cyffredin, mae gan gydrannau sy'n defnyddio carbid silicon y nodweddion canlynol:

Nodweddion foltedd uchel:
Mae dyfeisiau silicon carbid 10 gwaith yn fwy na gwrthiant foltedd dyfeisiau silicon cyfatebol.
Gall ymwrthedd foltedd tiwbiau Schottky carbid silicon gyrraedd 2400V.
Gall tiwbiau effaith maes silicon carbid wrthsefyll folteddau o ddegau o filoedd o foltiau, ac nid yw eu gwrthiant ar y wladwriaeth yn fawr iawn.

Nodweddion amledd uchel:

Nodweddion tymheredd uchel:
Heddiw, pan fo deunyddiau Si yn agos at y terfyn perfformiad damcaniaethol, mae dyfeisiau pŵer SiC bob amser wedi cael eu hystyried yn "ddyfeisiau delfrydol" ac fe'u rhagwelir yn fawr oherwydd eu foltedd gwrthsefyll uchel, colled isel, effeithlonrwydd uchel a nodweddion eraill. Fodd bynnag, o'i gymharu â dyfeisiau deunydd Si blaenorol, bydd y cydbwysedd rhwng perfformiad a chost dyfeisiau pŵer SiC a'u galw am dechnoleg uchel yn dod yn allweddol i weld a all dyfeisiau pŵer SiC ddod yn wirioneddol boblogaidd.

Ar hyn o bryd, mae dyfeisiau carbid silicon pŵer isel wedi mynd i mewn i'r cam cynhyrchu dyfeisiau ymarferol o'r labordy. Ar hyn o bryd, mae pris wafferi carbid silicon yn dal yn gymharol uchel, ac mae ganddynt lawer o ddiffygion hefyd. Trwy ymchwil a datblygiad parhaus, disgwylir y bydd dyfeisiau carbid silicon yn dominyddu'r farchnad dyfeisiau pŵer erbyn tua 2010. Ond nid yw hyn yn wir.

3. Beth yw sefyllfa datblygu presennol dyfeisiau carbid silicon?
1. Paramedrau technegol: Er enghraifft, mae foltedd deuod Schottky yn cynyddu o 250 folt i fwy nag 1, 000 folt, mae'r ardal sglodion yn llai, ond dim ond ychydig ddegau o amp yw'r presennol. Cynyddir y tymheredd gweithredu i 180 gradd, sy'n bell o gyflwyno 600 gradd. Mae'r gostyngiad foltedd hyd yn oed yn fwy anfoddhaol, nid yw'n wahanol i ddeunydd silicon, a rhaid i'r gostyngiad foltedd ymlaen uchel gyrraedd 2V.
2. Pris y farchnad: tua 5 i 6 gwaith yn fwy na gweithgynhyrchu deunydd silicon.

4. Beth yw'r anawsterau yn natblygiad carbid silicondyfeisiau SiC ?Nid yw'r broblem yn natblygiad dyfeisiau carbid silicon yn brif ddyluniad y sglodion, yn enwedig y dyluniad strwythur sglodion. Nid yw'n anodd ei ddatrys. Yr anhawster yw gwireddu proses weithgynhyrchu'r strwythur sglodion. Mae enghreifftiau fel a ganlyn: 1. Dwysedd namau microbibell wafferi silicon carbid. 2. Mae effeithlonrwydd y broses epitaxial yn isel. 3. Mae gan y broses dopio ofynion arbennig.

4. Cynhyrchu cyswllt ohmig. 5. ymwrthedd tymheredd o ddeunyddiau ategol.

Dim ond ychydig o enghreifftiau yw'r uchod, nid pob un. Mae yna lawer o broblemau proses o hyd nad oes ganddynt unrhyw atebion delfrydol, megis y broses ffosio arwyneb lled-ddargludyddion silicon carbid, proses passivation terfynell, ac effaith cyflwr rhyngwyneb yr haen giât ocsid ar sefydlogrwydd hirdymor dyfeisiau MOSFET carbid silicon. A yw'r diwydiant wedi cyrraedd consensws eto? Mae casgliadau cyson, ac ati, wedi rhwystro datblygiad cyflym dyfeisiau pŵer carbid silicon yn fawr.

5. Trosolwg datblygu o brif feysydd cais carbid silicon

Ar hyn o bryd, mae'r drydedd genhedlaeth o ddeunyddiau lled-ddargludyddion yn achosi chwyldro mewn ynni glân a chenhedlaeth newydd o dechnoleg gwybodaeth electronig. P'un a yw'n oleuadau, offer cartref, offer electroneg defnyddwyr, cerbydau ynni newydd, gridiau smart, neu gyflenwadau milwrol, mae galw mawr am y lled-ddargludyddion perfformiad uchel hyn yn Deunyddiau. Yn ôl datblygiad lled-ddargludyddion trydydd cenhedlaeth, ei brif gymwysiadau yw goleuadau lled-ddargludyddion, dyfeisiau electronig pŵer, laserau a synwyryddion, a phedwar maes arall.
1. Goleuadau lled-ddargludyddion
Ymhlith y pedwar maes cais, mae'r diwydiant goleuadau lled-ddargludyddion wedi datblygu'r cyflymaf ac wedi ffurfio graddfa diwydiant o ddegau o biliynau o ddoleri.
2. dyfeisiau electronig pŵer
Ym maes electroneg pŵer, mae cymhwyso lled-ddargludyddion bandgap eang newydd ddechrau, a dim ond ychydig gannoedd o filiynau o ddoleri'r UD yw maint y farchnad. Mae ei gymhwysiad wedi'i ganolbwyntio'n bennaf ym maes offer arloesol milwrol ac mae'n ehangu'n raddol i'r maes sifil.
3. Laserau a synwyryddion
Ym maes cymwysiadau laser a chanfodydd, gall laserau GaN gwmpasu ystod sbectrwm eang a gwireddu gweithgynhyrchu laserau glas, gwyrdd ac uwchfioled a chanfod uwchfioled.
4. Ceisiadau eraill
Ym maes ymchwil blaengar, gellir defnyddio lled-ddargludyddion bandgap eang mewn celloedd solar, biosynhwyryddion, cyfryngau cynhyrchu hydrogen seiliedig ar ddŵr, a chymwysiadau eraill sy'n dod i'r amlwg. Ar hyn o bryd, mae'r meysydd poeth hyn yn dal i fod yn y cyfnod ymchwil a datblygu labordy.