वाइड बैंडगैप सेमीकंडक्टर प्रौद्योगिकी नवाचार गठबंधन
तीसरी पीढ़ी के व्यापक बैंड-गैप अर्धचालक सामग्री के रूप में, सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) में असाधारण भौतिक और विद्युत गुण हैं, जो इसे उच्च आवृत्ति, उच्च वोल्टेज,और उच्च शक्ति वाले अर्धचालक उपकरणSiC को पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, दूरसंचार, ऑटोमोटिव और ऊर्जा जैसे क्षेत्रों में अनुप्रयोग मिलते हैं, जो आधुनिक, कुशल,और स्थिर ऊर्जा प्रणालियों के साथ ही भविष्य के बुद्धिमान विद्युतीकरणहालांकि, सीआईसी एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट का उत्पादन एक महत्वपूर्ण तकनीकी चुनौती बनी हुई है।कम दबाव वाले वातावरण और क्रिस्टल विकास में शामिल विभिन्न चरों ने SiC अनुप्रयोगों के व्यावसायीकरण को धीमा कर दिया है.
वर्तमान में औद्योगिक अनुप्रयोगों में SiC एकल क्रिस्टल वृद्धि के लिए भौतिक वाष्प परिवहन (PVT) विधि सबसे व्यापक रूप से अपनाई गई तकनीक है।इस विधि में पी-प्रकार के 4H-SiC और क्यूबिक 3C-SiC एकल क्रिस्टल के उत्पादन में महत्वपूर्ण कठिनाइयों का सामना करना पड़ता हैपीवीटी पद्धति की सीमाएं विशिष्ट अनुप्रयोगों में सीसी के प्रदर्शन को बाधित करती हैं, जैसे उच्च आवृत्ति, उच्च वोल्टेज,और उच्च शक्ति वाले आईजीबीटी (आइसोलेटेड गेट द्विध्रुवीय ट्रांजिस्टर) उपकरण और अत्यधिक विश्वसनीय, लंबे जीवनकाल वाले MOSFET (मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) उपकरण।
इस पृष्ठभूमि में, तरल चरण पद्धति सीआईसी एकल क्रिस्टल की खेती के लिए एक आशाजनक नई तकनीक के रूप में उभरी है।विशेष रूप से पी प्रकार के 4H-SiC और 3C-SiC एकल क्रिस्टल के उत्पादन मेंयह विधि अपेक्षाकृत कम तापमान पर उच्च गुणवत्ता वाले क्रिस्टल विकास को प्राप्त करती है, जो उच्च प्रदर्शन वाले अर्धचालक उपकरणों के निर्माण के लिए एक ठोस नींव रखती है।तरल चरण विधि डोपिंग जैसे कारकों पर अधिक नियंत्रण की अनुमति देती है, जाली संरचना, और विकास दर, अधिक लचीलापन और समायोज्यता प्रदान करता है, जो पारंपरिक सीआईसी उत्पादन में चुनौतियों के प्रभावी समाधान प्रदान करता है।
तरल चरण पद्धति के औद्योगीकरण में कुछ तकनीकी चुनौतियों के बावजूद, जैसे क्रिस्टल विकास में स्थिरता, लागत नियंत्रण और उपकरण आवश्यकताएं,निरंतर तकनीकी प्रगति और बढ़ती बाजार की मांग से पता चलता है कि यह विधि मुख्यधारा की SiC एकल क्रिस्टल वृद्धि दृष्टिकोण बन सकती हैयह विशेष रूप से उच्च शक्ति, कम हानि, उच्च स्थिरता और लंबे जीवन काल के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण के लिए आशाजनक है।
हाल ही में, चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी संस्थान के एसोसिएट रिसर्चर ली हुई ने तरल चरण पद्धति का उपयोग करके सिआइसी एकल क्रिस्टल के विकास पर एक भाषण दिया।विभिन्न प्रकार के SiC क्रिस्टल के लिए अनुप्रयोग समाधान प्रस्तुत करनाविशेष रूप से, 3 सी-सीआईसी और पी-प्रकार 4 एच-सीआईसी एकल क्रिस्टल के विकास में सफलताओं ने सीआईसी सामग्री के औद्योगीकरण के लिए नए मार्ग खोले हैं।ये प्रगति ऑटोमोटिव ग्रेड के विकास के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करती है, औद्योगिक ग्रेड और उच्च अंत इलेक्ट्रॉनिक उपकरण।
ली हूई ने सिलिकॉन (Si) की तुलना में SiC के महत्वपूर्ण भौतिक लाभों पर प्रकाश डाला, जो अभी भी पावर सेमीकंडक्टर में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री हैः
जबकि तरल चरण विधि कई फायदे प्रदान करती है, स्थिर विकास प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करने, उत्पादन लागत को कम करने,और उपकरण का अनुकूलनअनुसंधान संस्थानों और उद्योगों के बीच सहयोगात्मक प्रयासों के साथ, उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए सीआईसी प्रौद्योगिकियों को आगे बढ़ाने में तरल चरण विधि की महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की उम्मीद है।
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ए3C-SiC (क्यूबिक सिलिकॉन कार्बाइड) वेफरएक उच्च प्रदर्शन अर्धचालक सब्सट्रेट है जो इसकी घन क्रिस्टल संरचना की विशेषता है। सिलिकॉन कार्बाइड के अन्य पॉलीटाइप (जैसे 4H-SiC और 6H-SiC) के विपरीत,3C-SiC अद्वितीय सामग्री गुणों का प्रदर्शन करता है जो इसे विशेष रूप से विशिष्टc पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, उच्च आवृत्ति उपकरणों और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स में अनुप्रयोग।
4H-SiC (हेक्सागोनल सिलिकॉन कार्बाइड)यह अपनी असाधारण भौतिक और विद्युत गुणों के लिए जाना जाने वाला एक व्यापक बैंड-गैप अर्धचालक सामग्री है, जो इसे उच्च शक्ति, उच्च आवृत्ति और उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए अग्रणी विकल्प बनाती है।यह अपनी बेहतर सामग्री विशेषताओं के कारण पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में सिलिकॉन कार्बाइड के सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले पॉलीटाइप में से एक है.
6H-SiC (हेक्सागोनल सिलिकॉन कार्बाइड)एक हेक्सागोनल क्रिस्टल संरचना के साथ सिलिकॉन कार्बाइड का एक पॉलीटाइप है। इसके व्यापक बैंडगैप और उत्कृष्ट थर्मल और यांत्रिक गुणों के लिए जाना जाता है,उच्च शक्ति की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में 6H-SiC का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता हैहालांकि आधुनिक पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए 4H-SiC से कम आम है, यह विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए एक मूल्यवान सामग्री बनी हुई है,विशेष रूप से ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और सेंसर में.
वाइड बैंडगैप सेमीकंडक्टर प्रौद्योगिकी नवाचार गठबंधन
तीसरी पीढ़ी के व्यापक बैंड-गैप अर्धचालक सामग्री के रूप में, सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) में असाधारण भौतिक और विद्युत गुण हैं, जो इसे उच्च आवृत्ति, उच्च वोल्टेज,और उच्च शक्ति वाले अर्धचालक उपकरणSiC को पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, दूरसंचार, ऑटोमोटिव और ऊर्जा जैसे क्षेत्रों में अनुप्रयोग मिलते हैं, जो आधुनिक, कुशल,और स्थिर ऊर्जा प्रणालियों के साथ ही भविष्य के बुद्धिमान विद्युतीकरणहालांकि, सीआईसी एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट का उत्पादन एक महत्वपूर्ण तकनीकी चुनौती बनी हुई है।कम दबाव वाले वातावरण और क्रिस्टल विकास में शामिल विभिन्न चरों ने SiC अनुप्रयोगों के व्यावसायीकरण को धीमा कर दिया है.
वर्तमान में औद्योगिक अनुप्रयोगों में SiC एकल क्रिस्टल वृद्धि के लिए भौतिक वाष्प परिवहन (PVT) विधि सबसे व्यापक रूप से अपनाई गई तकनीक है।इस विधि में पी-प्रकार के 4H-SiC और क्यूबिक 3C-SiC एकल क्रिस्टल के उत्पादन में महत्वपूर्ण कठिनाइयों का सामना करना पड़ता हैपीवीटी पद्धति की सीमाएं विशिष्ट अनुप्रयोगों में सीसी के प्रदर्शन को बाधित करती हैं, जैसे उच्च आवृत्ति, उच्च वोल्टेज,और उच्च शक्ति वाले आईजीबीटी (आइसोलेटेड गेट द्विध्रुवीय ट्रांजिस्टर) उपकरण और अत्यधिक विश्वसनीय, लंबे जीवनकाल वाले MOSFET (मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) उपकरण।
इस पृष्ठभूमि में, तरल चरण पद्धति सीआईसी एकल क्रिस्टल की खेती के लिए एक आशाजनक नई तकनीक के रूप में उभरी है।विशेष रूप से पी प्रकार के 4H-SiC और 3C-SiC एकल क्रिस्टल के उत्पादन मेंयह विधि अपेक्षाकृत कम तापमान पर उच्च गुणवत्ता वाले क्रिस्टल विकास को प्राप्त करती है, जो उच्च प्रदर्शन वाले अर्धचालक उपकरणों के निर्माण के लिए एक ठोस नींव रखती है।तरल चरण विधि डोपिंग जैसे कारकों पर अधिक नियंत्रण की अनुमति देती है, जाली संरचना, और विकास दर, अधिक लचीलापन और समायोज्यता प्रदान करता है, जो पारंपरिक सीआईसी उत्पादन में चुनौतियों के प्रभावी समाधान प्रदान करता है।
तरल चरण पद्धति के औद्योगीकरण में कुछ तकनीकी चुनौतियों के बावजूद, जैसे क्रिस्टल विकास में स्थिरता, लागत नियंत्रण और उपकरण आवश्यकताएं,निरंतर तकनीकी प्रगति और बढ़ती बाजार की मांग से पता चलता है कि यह विधि मुख्यधारा की SiC एकल क्रिस्टल वृद्धि दृष्टिकोण बन सकती हैयह विशेष रूप से उच्च शक्ति, कम हानि, उच्च स्थिरता और लंबे जीवन काल के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण के लिए आशाजनक है।
हाल ही में, चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी संस्थान के एसोसिएट रिसर्चर ली हुई ने तरल चरण पद्धति का उपयोग करके सिआइसी एकल क्रिस्टल के विकास पर एक भाषण दिया।विभिन्न प्रकार के SiC क्रिस्टल के लिए अनुप्रयोग समाधान प्रस्तुत करनाविशेष रूप से, 3 सी-सीआईसी और पी-प्रकार 4 एच-सीआईसी एकल क्रिस्टल के विकास में सफलताओं ने सीआईसी सामग्री के औद्योगीकरण के लिए नए मार्ग खोले हैं।ये प्रगति ऑटोमोटिव ग्रेड के विकास के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करती है, औद्योगिक ग्रेड और उच्च अंत इलेक्ट्रॉनिक उपकरण।
ली हूई ने सिलिकॉन (Si) की तुलना में SiC के महत्वपूर्ण भौतिक लाभों पर प्रकाश डाला, जो अभी भी पावर सेमीकंडक्टर में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री हैः
जबकि तरल चरण विधि कई फायदे प्रदान करती है, स्थिर विकास प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करने, उत्पादन लागत को कम करने,और उपकरण का अनुकूलनअनुसंधान संस्थानों और उद्योगों के बीच सहयोगात्मक प्रयासों के साथ, उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए सीआईसी प्रौद्योगिकियों को आगे बढ़ाने में तरल चरण विधि की महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की उम्मीद है।
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4H-SiC (हेक्सागोनल सिलिकॉन कार्बाइड)यह अपनी असाधारण भौतिक और विद्युत गुणों के लिए जाना जाने वाला एक व्यापक बैंड-गैप अर्धचालक सामग्री है, जो इसे उच्च शक्ति, उच्च आवृत्ति और उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए अग्रणी विकल्प बनाती है।यह अपनी बेहतर सामग्री विशेषताओं के कारण पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में सिलिकॉन कार्बाइड के सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले पॉलीटाइप में से एक है.
6H-SiC (हेक्सागोनल सिलिकॉन कार्बाइड)एक हेक्सागोनल क्रिस्टल संरचना के साथ सिलिकॉन कार्बाइड का एक पॉलीटाइप है। इसके व्यापक बैंडगैप और उत्कृष्ट थर्मल और यांत्रिक गुणों के लिए जाना जाता है,उच्च शक्ति की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में 6H-SiC का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता हैहालांकि आधुनिक पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए 4H-SiC से कम आम है, यह विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए एक मूल्यवान सामग्री बनी हुई है,विशेष रूप से ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और सेंसर में.
