Rapò rechèch espesyal sou endistri carbure Silisyòm: kwasans nouvo machin enèji ak endistri kondwi fotovoltaik(1)
1. SiC gen ekselan karakteristik elektrik epi li espere vin youn nan materyèl semi-conducteurs ki pi pwomèt
Devlopman nan materyèl semi-conducteurs te ale nan twa etap. Materyèl semi-conducteurs komen yo enkli Silisyòm (Epi), germanium (Ge) ak lòt eleman semi-conducteurs ak konpoze semi-conducteurs materyèl tankou galyòm arsenide (GaAs), carbure Silisyòm (SiC), nitrure galyòm (GaN). Soti nan sekans tan rechèch ak aplikasyon gwo echèl, materyèl semi-conducteurs CI-dessus yo jeneralman divize an twa jenerasyon nan endistri a.
Materyèl semi-conducteurs premye jenerasyon yo te lajman itilize depi ane 1950 yo, reprezante pa Silisyòm (Epi) ak germanium (Ge). Chèn endistriyèl materyèl sa yo relativman matirite, ak rezèv teknik konplè ak pri pwodiksyon ki ba. Kounye a, yo pwensipalman itilize nan gwo-echèl sikwi entegre, ki gen ladan ba-vòltaj, ba-frekans, tranzistò ak detektè ki ba-pouvwa.
Materyèl semi-conducteurs ki baze sou Silisyòm yo se kounye a pi gwo pwodiksyon ak materyèl semi-conducteurs ki pi lajman itilize, ak plis pase 90% nan pwodwi semi-conducteurs yo te fè nan materyèl ki baze sou Silisyòm.
Dezyèm jenerasyon materyèl semi-conducteurs yo te lajman itilize depi ane 1990 yo, reprezante pa galyòm asenide (GaAs) ak fosfid endyòm (InP). Avèk devlopman endistri semi-conducteurs, kou boutèy fizik materyèl Silisyòm se de pli zan pli émergentes, ak pwopriyete fizik li yo limite aplikasyon li nan optoelectronics ak segondè-frekans aparèy pouvwa segondè. Dezyèm jenerasyon materyèl semi-conducteurs yo gen karakteristik sa yo nan espas dirèk band nan estrikti fizik.
Konpare ak materyèl ki baze sou Silisyòm, yo gen avantaj ki genyen nan bon pèfòmans foto-elektrik, segondè frekans opere, segondè rezistans tanperati ak rezistans radyasyon. Yo apwopriye pou fè gwo vitès, segondè-frekans, aparèy elektwonik gwo pouvwa ak limyè-emèt. Yo se materyèl ekselan pou fè mikwo ond segondè-pèfòmans, aparèy vag milimèt ak aparèy ki emèt limyè, epi yo lajman itilize nan kominikasyon mobil, kominikasyon satelit, kominikasyon optik, Navigasyon GPS ak lòt jaden.
Semiconductor twazyèm jenerasyon an se yon semiconductor konpoze ki reprezante pa nitrure galyòm (GaN) ak carbure Silisyòm (SiC). Lajè espas sa a nan kalite materyèl semi-conducteurs pi gran pase oswa egal a 2.3eV, kidonk li rele tou materyèl semi-conducteurs lajè band gap. Semi-kondiktè twazyèm jenerasyon an gen avantaj enpòtan nan paramèt kle tankou lajè espas sa a, dekonpozisyon jaden elektrik, konduktiviti tèmik, pousantaj saturation elektwonik, ak rezistans radyasyon, satisfè bezwen endistri modèn pou gwo pouvwa, segondè vòltaj, ak frekans segondè.
Se poutèt sa, Se semiconductor twazyèm jenerasyon an sitou itilize fè gwo vitès, segondè-frekans, konpozan elektwonik gwo pouvwa ak limyè-emèt. Aplikasyon en gen ladan grille entelijan, nouvo machin enèji, enèji van fotovoltaik, 5G kominikasyon, elatriye.
Entwodiksyon nan materyèl SiC. SiC se yon sibstans inòganik ak fòmil chimik SiC. Li fèt ak sab kwatz, coke petwòl (oswa coke chabon), bato bwa (sèl bezwen pou pwodwi SiC vèt) ak lòt matyè premyè pa fusion nan yon gwo founo dife nan tanperati ki wo.
SiC egziste tou nan lanati kòm yon mineral ki ra, mullit. Pami C, N, B ak lòt ki pa oksid gwo teknoloji materyèl refractory, SiC se youn ki pi lajman itilize ak ekonomik, ki ka rele Emery oswa sab refractory. SiC espere vin youn nan materyèl ki pi pwomèt nan jaden materyèl semi-conducteurs.
Konpare ak aparèy Silisyòm, aparèy pouvwa ki baze sou SiC gen pwopriyete elektrik tankou rezistans vòltaj segondè, rezistans tanperati ki wo ak pèt enèji ki ba, epi yo se youn nan materyèl ki pi pwomèt semi-conducteurs. Karakteristik siperyè elektrik SiC yo enkli aspè sa yo:
1 Rezistans vòltaj segondè. Kòm fòs la pann elektrik jaden nan SiC se pi plis pase 10 fwa sa a nan Silisyòm, aparèy la prepare ak SiC ka plis amelyore kapasite nan vòltaj kenbe tèt ak, frekans opere ak dansite aktyèl la, epi redwi siyifikativman pèt kondiksyon aparèy la.
2 Rezistans tanperati ki wo. Pi laj diferans nan gwoup la se, pi wo tanperati opere limite aparèy la pral pi wo. Depi espas sa a nan SiC se fèmen nan twa fwa nan sa yo ki nan Silisyòm, tanperati a limite opere nan SiC pral siyifikativman pi wo pase sa yo ki nan Silisyòm, ki ka rive plis pase 600 ℃. An menm tan, konduktiviti a tèmik nan SiC se pi wo pase sa yo ki nan Silisyòm, ki ede diminye kondisyon yo pou sistèm refwadisman an epi fè tèminal la pi lejè ak pi piti.
3 Ba pèt enèji. SiC gen yon pousantaj drift elèktron satire de fwa sa ki nan Silisyòm. Konpare ak Silisyòm, SiC gen yon trè ba sou rezistans ak ba sou pèt; An menm tan, SiC gen prèske 3 fwa band gap lajè Silisyòm, ak aktyèl la flit siyifikativman redwi konpare ak aparèy Silisyòm, ki ka plis diminye pèt pouvwa a; An plis, Aparèy SiC yo pa gen kouran aktyèl pandan pwosesis fèmen an, ak pèt la chanje se ba, ki anpil amelyore frekans nan chanje nan aplikasyon pratik.
An jeneral, SiC gen pwopriyete siperyè tankou rezistans presyon ki wo, rezistans tanperati ki wo ak pèt enèji ki ba, ki ka ranpli kondisyon nouvo pouvwa elektwonik teknoloji pou tanperati anwo nan syèl la, gwo pouvwa, segondè vòltaj, segondè frekans, rezistans radyasyon ak lòt kondisyon travay piman bouk, epi li espere vin youn nan materyèl ki pi pwomèt nan jaden an nan materyèl semi-conducteurs.
