ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງໄປເຊຍກັນ SiC ທີ່ມີໂຄງສ້າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ

Silicon carbide (SiC)ເປັນວັດສະດຸທີ່ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງດ້ານຄວາມຮ້ອນ, ທາງກາຍະພາບແລະເຄມີພິເສດ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄຸນສົມບັດທີ່ເກີນກວ່າຂອງວັດສະດຸທໍາມະດາ. ການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງມັນແມ່ນຄວາມປະຫລາດໃຈ 84W / (m·K), ເຊິ່ງບໍ່ພຽງແຕ່ສູງກວ່າທອງແດງ, ແຕ່ຍັງສາມເທົ່າຂອງຊິລິໂຄນ. ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນທ່າແຮງອັນໃຫຍ່ຫຼວງຂອງມັນສໍາລັບການນໍາໃຊ້ໃນການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນ. bandgap ຂອງ SiC ແມ່ນປະມານສາມເທົ່າຂອງຊິລິໂຄນ, ແລະຄວາມແຂງແຮງຂອງພາກສະຫນາມໄຟຟ້າຂອງມັນແມ່ນຄໍາສັ່ງຂອງຂະຫນາດທີ່ສູງກວ່າຊິລິໂຄນ. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າ SiC ສາມາດສະຫນອງຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືທີ່ສູງຂຶ້ນແລະປະສິດທິພາບໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີແຮງດັນສູງ. ນອກຈາກນັ້ນ, SiC ຍັງສາມາດຮັກສາການນໍາໄຟຟ້າທີ່ດີຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງຂອງ 2000 ° C, ເຊິ່ງທຽບເທົ່າກັບ graphite. ນີ້ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນວັດສະດຸ semiconductor ທີ່ເຫມາະສົມໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ. ການຕໍ່ຕ້ານການກັດກ່ອນຂອງ SiC ແມ່ນຍັງໂດດເດັ່ນທີ່ສຸດ. ຊັ້ນບາງໆຂອງ SiO2 ທີ່ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນຢູ່ເທິງຫນ້າຂອງມັນປ້ອງກັນການຜຸພັງຕື່ມອີກ, ເຮັດໃຫ້ມັນທົນທານຕໍ່ເກືອບທຸກສານທີ່ຮູ້ຈັກກັນຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ. ນີ້ຮັບປະກັນການນໍາໃຊ້ຂອງມັນຢູ່ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງ.

ໃນແງ່ຂອງໂຄງສ້າງໄປເຊຍກັນ, ຄວາມຫຼາກຫຼາຍຂອງ SiC ໄດ້ຖືກສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນຢູ່ໃນຫຼາຍກ່ວາ 200 ຮູບແບບໄປເຊຍກັນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ລັກສະນະທີ່ມາຈາກວິທີການທີ່ຫຼາກຫຼາຍຊະນິດທີ່ປະລໍາມະນູໄດ້ຖືກບັນຈຸຢ່າງຫນາແຫນ້ນພາຍໃນໄປເຊຍກັນຂອງມັນ. ເຖິງແມ່ນວ່າມີຫຼາຍຮູບແບບໄປເຊຍກັນ, ຮູບແບບໄປເຊຍກັນເຫຼົ່ານີ້ສາມາດແບ່ງອອກປະມານປະມານສອງປະເພດ: β-SiC ທີ່ມີໂຄງສ້າງ cubic (ໂຄງປະກອບການຜະສົມສັງກະສີ) ແລະ α-SiC ທີ່ມີໂຄງສ້າງ hexagonal (ໂຄງສ້າງ wurtzite). ຄວາມຫຼາກຫຼາຍຂອງໂຄງສ້າງນີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ເສີມສ້າງຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບ ແລະທາງເຄມີຂອງ SiC ເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງໃຫ້ນັກຄົ້ນຄວ້າມີທາງເລືອກ ແລະ ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຫຼາຍຂຶ້ນເມື່ອອອກແບບ ແລະປັບປຸງວັດສະດຸເຊມິຄອນດັກເຕີທີ່ອີງໃສ່ SiC.

ໃນບັນດາຫຼາຍຮູບແບບໄປເຊຍກັນ SiC, ປະເພດທົ່ວໄປທີ່ສຸດປະກອບມີ3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, ແລະ 15R-SiC. ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງຮູບແບບໄປເຊຍກັນເຫຼົ່ານີ້ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນໃນໂຄງສ້າງຂອງຜລຶກຂອງພວກເຂົາ. 3C-SiC, ຊຶ່ງເອີ້ນກັນວ່າ cubic silicon carbide, ສະແດງໃຫ້ເຫັນລັກສະນະຂອງໂຄງສ້າງ cubic ແລະເປັນໂຄງສ້າງທີ່ງ່າຍດາຍທີ່ສຸດໃນ SiC. SiC ທີ່ມີໂຄງສ້າງ hexagonal ສາມາດຖືກແບ່ງອອກຕື່ມອີກເປັນ 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC ແລະປະເພດອື່ນໆຕາມການຈັດການປະລໍາມະນູທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ການຈັດປະເພດເຫຼົ່ານີ້ສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນເຖິງວິທີການບັນຈຸອະຕອມພາຍໃນໄປເຊຍກັນ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຄວາມສົມມາດແລະຄວາມຊັບຊ້ອນຂອງເສັ້ນດ່າງ.

ຊ່ອງຫວ່າງແຖບແມ່ນຕົວກໍານົດການທີ່ສໍາຄັນທີ່ກໍານົດລະດັບອຸນຫະພູມແລະລະດັບແຮງດັນທີ່ວັດສະດຸ semiconductor ສາມາດດໍາເນີນການໄດ້. ໃນບັນດາຮູບແບບໄປເຊຍກັນຈໍານວນຫນຶ່ງຂອງ SiC, 2H-SiC ມີຄວາມກວ້າງ bandgap ສູງສຸດຂອງ 3.33 eV, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະການປະຕິບັດທີ່ດີເລີດພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ຮຸນແຮງ; 4H-SiC ປະຕິບັດຕາມຢ່າງໃກ້ຊິດ, ມີຄວາມກວ້າງ bandgap ຂອງ 3.26 eV; 6H-SiC ມີ bandgap ຕ່ໍາເລັກນ້ອຍຂອງ 3.02 eV, ໃນຂະນະທີ່ 3C-SiC ມີ bandgap ຕ່ໍາສຸດຂອງ 2.39 eV, ເຮັດໃຫ້ມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອຸນຫະພູມຕ່ໍາແລະແຮງດັນ.

ມະຫາຊົນທີ່ມີປະສິດຕິຜົນຂອງຂຸມແມ່ນປັດໃຈສໍາຄັນທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ການເຄື່ອນທີ່ຂອງວັດສະດຸ. ຮູຂຸມຂົນທີ່ມີປະສິດຕິຜົນຂອງ 3C-SiC ແມ່ນ 1.1m0, ເຊິ່ງຂ້ອນຂ້າງຕໍ່າ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການເຄື່ອນທີ່ຂອງຂຸມຂອງມັນດີ. ຮູຂຸມຂົນທີ່ມີປະສິດຕິຜົນຂອງ 4H-SiC ແມ່ນ 1.75m0 ໃນຍົນພື້ນຖານຂອງໂຄງສ້າງ hexagonal ແລະ 0.65m0 ເມື່ອ perpendicular ກັບຍົນພື້ນຖານ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄຸນສົມບັດໄຟຟ້າຂອງຕົນໃນທິດທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຮູຂຸມຂົນທີ່ມີປະສິດຕິຜົນຂອງ 6H-SiC ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບ 4H-SiC, ແຕ່ໂດຍລວມຕ່ໍາເລັກນ້ອຍ, ເຊິ່ງມີຜົນກະທົບຕໍ່ການເຄື່ອນໄຫວຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການຂອງມັນ. ມະຫາຊົນທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງເອເລັກໂຕຣນິກແຕກຕ່າງກັນໃນລະດັບ 0.25-0.7m0, ຂຶ້ນກັບໂຄງສ້າງຜລຶກສະເພາະ.

ການເຄື່ອນທີ່ຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການແມ່ນການວັດແທກຄວາມໄວຂອງອິເລັກຕອນ ແລະຮູເຄື່ອນທີ່ພາຍໃນວັດສະດຸ. 4H-SiC ປະຕິບັດໄດ້ດີໃນເລື່ອງນີ້. ຂຸມແລະການເຄື່ອນໄຫວຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຂອງມັນແມ່ນສູງກ່ວາ 6H-SiC ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ 4H-SiC ປະສິດທິພາບທີ່ດີກວ່າໃນອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານ.

ຈາກທັດສະນະຂອງການປະຕິບັດທີ່ສົມບູນແບບ, ແຕ່ລະຮູບແບບໄປເຊຍກັນຂອງSiCມີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງຕົນ. 6H-SiC ແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບການຜະລິດອຸປະກອນ optoelectronic ເນື່ອງຈາກຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງໂຄງສ້າງແລະຄຸນສົມບັດ luminescence ທີ່ດີ.3C-SiCແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບອຸປະກອນຄວາມຖີ່ສູງແລະພະລັງງານສູງເນື່ອງຈາກຄວາມໄວການລອຍນ້ໍາຂອງເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ອີ່ມຕົວສູງ. 4H-SiC ໄດ້ກາຍເປັນທາງເລືອກທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານເນື່ອງຈາກການເຄື່ອນໄຫວຂອງເອເລັກໂຕຣນິກສູງ, ຄວາມຕ້ານທານຕ່ໍາແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນສູງ. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, 4H-SiC ບໍ່ພຽງແຕ່ອຸປະກອນ semiconductor ຮຸ່ນທີສາມທີ່ມີປະສິດຕິພາບທີ່ດີທີ່ສຸດ, ລະດັບການຄ້າສູງສຸດ, ແລະເຕັກໂນໂລຢີທີ່ແກ່ທີ່ສຸດ, ມັນຍັງເປັນອຸປະກອນທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບການຜະລິດອຸປະກອນ semiconductor ທີ່ມີຄວາມກົດດັນສູງ, ສູງ. ອຸນຫະພູມ, ແລະສະພາບແວດລ້ອມທີ່ທົນທານຕໍ່ລັງສີ.