सिलिकॉन कार्बाइड क्या है?

जैसा कि नाम से पता चलता है, सिलिकॉन कार्बाइड एक महत्वपूर्ण तीसरी पीढ़ी का अर्धचालक पदार्थ है, जो सी और सी से बना एक यौगिक है। इन दो तत्वों के इस संयोजन के परिणामस्वरूप एक मजबूत टेट्राहेड्रल संरचना बनती है, जिससे इसे कई फायदे और व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं मिलती हैं, खासकर पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और नई ऊर्जा के क्षेत्र में।

बेशक, SiC सामग्री एक Si परमाणु और एक C परमाणु के एकल टेट्राहेड्रोन से नहीं बनी है, बल्कि अनगिनत Si और C परमाणुओं से बनी है। बड़ी संख्या में Si और C परमाणु लहरदार दोहरी परमाणु परतें (C परमाणुओं की एक परत और Si परमाणुओं की एक परत) बनाते हैं, और कई दोहरी परमाणु परतें SiC क्रिस्टल बनाने के लिए ढेर हो जाती हैं। Si-C डबल परमाणु परतों की स्टैकिंग प्रक्रिया के दौरान होने वाले आवधिक परिवर्तनों के कारण, वर्तमान में विशिष्ट व्यवस्था के साथ 200 से अधिक विभिन्न क्रिस्टल संरचनाएं हैं। वर्तमान में, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में सबसे आम क्रिस्टल रूप 3C-SiC, 4H-SiC और 6H-SiC हैं।

सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल के लाभ:

(1) यांत्रिक गुण

सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल में अत्यधिक कठोरता और अच्छा पहनने का प्रतिरोध होता है, जो हीरे के बाद अब तक पाया गया दूसरा सबसे कठोर क्रिस्टल है। अपने उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों के कारण, पाउडर सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग अक्सर काटने या चमकाने वाले उद्योग में किया जाता है, और कुछ वर्कपीस पर पहनने के लिए प्रतिरोधी कोटिंग्स में भी सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग्स का उपयोग किया जाता है - उदाहरण के लिए, शेडोंग युद्धपोत के डेक पर पहनने के लिए प्रतिरोधी कोटिंग सिलिकॉन कार्बाइड से बनी होती है।

(2) तापीय गुण

सिलिकॉन कार्बाइड की तापीय चालकता पारंपरिक अर्धचालक Si की 3 गुना और GaAs की 8 गुना है। सिलिकॉन कार्बाइड से बने उपकरण उत्पन्न गर्मी को तेजी से नष्ट कर सकते हैं, इसलिए सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणों की गर्मी अपव्यय स्थितियों पर अपेक्षाकृत ढीली आवश्यकताएं होती हैं और उच्च-शक्ति उपकरणों के निर्माण के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं। सिलिकॉन कार्बाइड में स्थिर थर्मोडायनामिक गुण भी होते हैं: सामान्य दबाव में, यह बिना पिघले उच्च तापमान पर सीधे सी और सी वाष्प में विघटित हो जाता है।

(3)रासायनिक गुण

सिलिकॉन कार्बाइड में स्थिर रासायनिक गुण और उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध होता है। यह कमरे के तापमान पर किसी भी ज्ञात एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। जब सिलिकॉन कार्बाइड को लंबे समय तक हवा में रखा जाता है, तो इसकी सतह पर धीरे-धीरे एक घनी SiO2 पतली परत बन जाएगी, जो आगे ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं को रोक देगी।

(4) विद्युत गुण

वाइड-बैंडगैप अर्धचालकों की प्रतिनिधि सामग्री के रूप में, 6H-SiC और 4H-SiC की बैंडगैप चौड़ाई क्रमशः 3.0 eV और 3.2 eV है, जो Si की 3 गुना और GaAs की 2 गुना है। सिलिकॉन कार्बाइड से बने सेमीकंडक्टर उपकरणों में रिसाव धारा कम और ब्रेकडाउन विद्युत क्षेत्र बड़ा होता है, इसलिए सिलिकॉन कार्बाइड को उच्च-शक्ति उपकरणों के लिए एक आदर्श सामग्री माना जाता है। सिलिकॉन कार्बाइड की संतृप्त इलेक्ट्रॉन गतिशीलता भी सी की तुलना में 2 गुना अधिक है, जिससे इसे उच्च आवृत्ति उपकरणों के निर्माण में स्पष्ट लाभ मिलता है।

(5) ऑप्टिकल गुण

इसके चौड़े बैंडगैप के कारण, बिना ढके सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल रंगहीन और पारदर्शी होते हैं। डोप्ड सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल अपने गुणों में अंतर के कारण अलग-अलग रंग दिखाते हैं। उदाहरण के लिए, N के साथ डोपिंग के बाद, 6H-SiC हरा दिखाई देता है, 4H-SiC भूरा दिखाई देता है, और 15R-SiC पीला दिखाई देता है; अल के साथ डोपिंग से 4H-SiC नीला दिखाई देता है। पॉलीटाइप निर्धारित करने के लिए रंग का अवलोकन करना सिलिकॉन कार्बाइड पॉलीटाइप को अलग करने का एक सहज तरीका है।

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