उच्च-शुद्धता अर्ध-इंसुलेटिंग सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सब्सट्रेट सिलिकॉन कार्बाइड से बने विशेष पदार्थ हैं, जिनका व्यापक रूप से पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, रेडियो फ्रीक्वेंसी (RF) उपकरणों और उच्च-आवृत्ति, उच्च-तापमान अर्धचालक घटकों के निर्माण में उपयोग किया जाता है। सिलिकॉन कार्बाइड, एक विस्तृत-बैंडगैप अर्धचालक सामग्री के रूप में, उत्कृष्ट विद्युत, तापीय और यांत्रिक गुण प्रदान करता है, जो इसे उच्च-वोल्टेज, उच्च-आवृत्ति और उच्च-तापमान वातावरण में अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक उपयुक्त बनाता है।

यहाँ उच्च-शुद्धता अर्ध-इंसुलेटिंग SiC सब्सट्रेटका विस्तृत परिचय दिया गया है:

की सामग्री विशेषताएँ  

• अर्ध-इंसुलेटिंग सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)अर्ध-इंसुलेटिंग गुण

• : उच्च-शुद्धता अर्ध-इंसुलेटिंग SiC सब्सट्रेट सटीक डोपिंग तकनीकों के माध्यम से बनाए जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बहुत कम विद्युत चालकता होती है, जिससे कमरे के तापमान पर उच्च प्रतिरोधकता मिलती है। यह अर्ध-इंसुलेटिंग विशेषता उन्हें इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में विभिन्न क्षेत्रों को प्रभावी ढंग से अलग करने की अनुमति देती है, विद्युत हस्तक्षेप को कम करती है और उन्हें उच्च-शक्ति, उच्च-आवृत्ति और उच्च-वोल्टेज उपकरणों के लिए आदर्श बनाती है।उच्च तापीय चालकता

• : सिलिकॉन कार्बाइड में लगभग 4.9 W/cm·K की तापीय चालकता होती है, जो सिलिकॉन की तुलना में बहुत अधिक है, जो बेहतर गर्मी अपव्यय की अनुमति देता है। यह पावर उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण है जो उच्च पावर घनत्व पर काम करते हैं, जिससे ज़्यादा गरम होने के कारण डिवाइस की विफलता का जोखिम कम होता है।विस्तृत बैंडगैप

• : SiC में 3.26 eV का विस्तृत बैंडगैप है, जबकि सिलिकॉन का 1.1 eV है, जो इसे उच्च वोल्टेज और धाराओं को संभालने में अधिक सक्षम बनाता है, और उच्च आवृत्तियों और उच्च शक्तियों पर काम करने में सक्षम बनाता है। यह SiC उपकरणों को ऐसे वातावरण में कार्य करने में सक्षम बनाता है जो आमतौर पर पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित उपकरणों को विफल कर देगा।रासायनिक स्थिरता

• : SiC उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता प्रदर्शित करता है, जो इसे उच्च-तापमान, उच्च-आर्द्रता और एसिड-बेस वातावरण के लिए प्रतिरोधी बनाता है, जिससे कठोर परिस्थितियों में घटकों की लंबी उम्र बढ़ती है।उच्च यांत्रिक शक्ति

: SiC अपनी कठोरता और उच्च यांत्रिक शक्ति के लिए जाना जाता है, जो इसे शारीरिक क्षति के लिए लचीला बनाता है। यह गुण इसे उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है, जहां यांत्रिक मजबूती महत्वपूर्ण है।

• प्राथमिक अनुप्रयोग क्षेत्रपावर इलेक्ट्रॉनिक्स: अपनी उत्कृष्ट उच्च-तापमान और उच्च-वोल्टेज क्षमताओं के कारण, उच्च-शुद्धता अर्ध-इंसुलेटिंग SiC सब्सट्रेट का व्यापक रूप से पावर अर्धचालक उपकरणों जैसे IGBTs (इंसुलेटेड-गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर), IGBTs (इंसुलेटेड-गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर), SBDs (शॉट्की बैरियर डायोड)

: SiC सब्सट्रेट का उपयोग पराबैंगनी प्रकाश डिटेक्टरों, लेज़रों और अन्य ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है, पराबैंगनी प्रकाश के प्रति उनकी मजबूत प्रतिक्रिया के कारण, जो उन्हें पर्यावरण निगरानी, सैन्य और चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

• ​रेडियो फ्रीक्वेंसी (RF) उपकरण

: SiC सब्सट्रेट का उपयोग पराबैंगनी प्रकाश डिटेक्टरों, लेज़रों और अन्य ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है, पराबैंगनी प्रकाश के प्रति उनकी मजबूत प्रतिक्रिया के कारण, जो उन्हें पर्यावरण निगरानी, सैन्य और चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

• ​उच्च-तापमान और उच्च-दबाव अनुप्रयोग

: SiC सब्सट्रेट का उपयोग पराबैंगनी प्रकाश डिटेक्टरों, लेज़रों और अन्य ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है, पराबैंगनी प्रकाश के प्रति उनकी मजबूत प्रतिक्रिया के कारण, जो उन्हें पर्यावरण निगरानी, सैन्य और चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

• ​ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण

: SiC सब्सट्रेट का उपयोग पराबैंगनी प्रकाश डिटेक्टरों, लेज़रों और अन्य ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है, पराबैंगनी प्रकाश के प्रति उनकी मजबूत प्रतिक्रिया के कारण, जो उन्हें पर्यावरण निगरानी, सैन्य और चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

• ​इलेक्ट्रिक वाहन (EVs) और नई ऊर्जा वाहन

: जैसे-जैसे इलेक्ट्रिक वाहन बढ़ते जा रहे हैं, उच्च-शुद्धता अर्ध-इंसुलेटिंग SiC सब्सट्रेट बैटरी प्रबंधन प्रणालियों, पावर रूपांतरण प्रणालियों और ऑटोमोटिव उद्योग में अन्य उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

• लाभउच्च दक्षता और कम नुकसान

• : उच्च-शुद्धता अर्ध-इंसुलेटिंग SiC सब्सट्रेट कम चालन नुकसान और उच्च वर्तमान हैंडलिंग क्षमताएं प्रदान करते हैं, जिससे पावर उपकरणों की दक्षता में सुधार होता है और ऊर्जा की बर्बादी कम होती है, जो उन्हें उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है।विस्तृत ऑपरेटिंग तापमान रेंज

• : SiC उपकरण सिलिकॉन उपकरणों की तुलना में उच्च तापमान वाले वातावरण में काम कर सकते हैं, जो कठोर परिचालन स्थितियों में स्थिर प्रदर्शन बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है।स्थायित्व और विश्वसनीयता

: SiC सब्सट्रेट उच्च तापमान, जंग और घिसाव के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी हैं, जो उन उपकरणों की दीर्घकालिक स्थिरता और विश्वसनीयता में योगदान करते हैं जो उनका उपयोग करते हैं। यह उन्हें मिशन-क्रिटिकल अनुप्रयोगों में विशेष रूप से मूल्यवान बनाता है जहां विफलता कोई विकल्प नहीं है।

• विनिर्माण प्रक्रियाक्रिस्टल वृद्धि: उच्च-शुद्धता अर्ध-इंसुलेटिंग SiC सब्सट्रेट को रासायनिक वाष्प जमाव (CVD) या भौतिक वाष्प परिवहन (PVT)

• जैसी विधियों का उपयोग करके उगाया जाता है, जो पावर अर्धचालक उपकरणों की सख्त आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए न्यूनतम दोषों के साथ उच्च-गुणवत्ता वाले क्रिस्टल सुनिश्चित करता है।डोपिंग नियंत्रण

• : डोपिंग तकनीकों (जैसे, एल्यूमीनियम या नाइट्रोजन डोपिंग) को वांछित अर्ध-इंसुलेटिंग विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है, प्रतिरोधकता और विद्युत गुणों में सटीक समायोजन के साथ। इस प्रक्रिया के लिए इष्टतम सब्सट्रेट प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए उन्नत तकनीक और कड़े प्रक्रिया नियंत्रण की आवश्यकता होती है।सतह उपचार

: वृद्धि के बाद, SiC सब्सट्रेट दोषों को खत्म करने और सतह चार्ज घनत्व को कम करने के लिए सख्त सतह पॉलिशिंग और सफाई से गुजरते हैं, जिससे अंतिम डिवाइस के प्रदर्शन और विश्वसनीयता में वृद्धि होती है।

बाजार दृष्टिकोण

इलेक्ट्रिक वाहनों, स्मार्ट ग्रिड, नवीकरणीय ऊर्जा (जैसे सौर और पवन ऊर्जा), और उच्च-दक्षता वाले पावर इलेक्ट्रॉनिक्स को अपनाने के कारण उच्च-शुद्धता अर्ध-इंसुलेटिंग SiC सब्सट्रेट की मांग लगातार बढ़ रही है। जैसे-जैसे SiC सब्सट्रेट निर्माण तकनीक में सुधार होता रहता है और पावर-कुशल उपकरणों की मांग बढ़ती है, SiC सब्सट्रेट बाजार के महत्वपूर्ण रूप से विस्तार करने की उम्मीद है। भविष्य में, SiC सब्सट्रेट पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और संबंधित तकनीकों में और भी महत्वपूर्ण हो जाएंगे।

• चुनौतियाँ और भविष्य का विकासलागत नियंत्रण

• : SiC सब्सट्रेट का उत्पादन खर्च अपेक्षाकृत अधिक रहता है, खासकर बड़े-व्यास वाले सब्सट्रेट के लिए। लागत कम करने और SiC-आधारित उपकरणों की पहुंच बढ़ाने के लिए विनिर्माण प्रक्रियाओं का चल रहा अनुकूलन आवश्यक होगा।स्केलेबिलिटी

• : जबकि SiC सब्सट्रेट पहले से ही कई अनुप्रयोगों में उपयोग किए जा रहे हैं, वैश्विक मांग को पूरा करने के लिए उत्पादन को बढ़ाना, विशेष रूप से बड़े सब्सट्रेट के लिए, एक चुनौती बनी हुई है। सब्सट्रेट वृद्धि तकनीकों और उत्पादन विधियों में निरंतर प्रगति से इसे संबोधित करने के लिए महत्वपूर्ण होगा।तकनीकी प्रगति