सिलिकॉन कार्बाइड इतिहास आणि सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग ऍप्लिकेशन

सिलिकॉन कार्बाइडचा विकास आणि अनुप्रयोग (SiC)

1. SiC मध्ये नवोपक्रमाची एक शतक
सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) चा प्रवास 1893 मध्ये सुरू झाला, जेव्हा एडवर्ड गुडरिक अचेसन यांनी क्वार्ट्ज आणि कार्बनच्या इलेक्ट्रिकल हीटिंगद्वारे SiC चे औद्योगिक उत्पादन साध्य करण्यासाठी कार्बन सामग्री वापरून अचेसन भट्टीची रचना केली. या शोधामुळे SiC च्या औद्योगिकीकरणाची सुरुवात झाली आणि Acheson ला पेटंट मिळाले.

20 व्या शतकाच्या सुरूवातीस, SiC हे त्याच्या उल्लेखनीय कडकपणामुळे आणि पोशाख प्रतिरोधकतेमुळे प्रामुख्याने अपघर्षक म्हणून वापरले जात असे. 20 व्या शतकाच्या मध्यापर्यंत, रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD) तंत्रज्ञानातील प्रगतीने नवीन शक्यता उघडल्या. रुस्तुम रॉय यांच्या नेतृत्वाखालील बेल लॅबमधील संशोधकांनी, ग्रेफाइटच्या पृष्ठभागावर प्रथम SiC कोटिंग्स मिळवून CVD SiC साठी पाया घातला.

1970 च्या दशकात युनियन कार्बाइड कॉर्पोरेशनने गॅलियम नायट्राइड (GaN) सेमीकंडक्टर सामग्रीच्या एपिटॅक्सियल ग्रोथमध्ये SiC-कोटेड ग्रेफाइट लागू केल्यावर एक मोठी प्रगती झाली. या प्रगतीने उच्च-कार्यक्षमता GaN-आधारित LEDs आणि लेसरमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावली. अनेक दशकांमध्ये, SiC कोटिंग्सचा विस्तार अर्धसंवाहकांच्या पलीकडे एरोस्पेस, ऑटोमोटिव्ह आणि पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्समधील ऍप्लिकेशन्सपर्यंत झाला आहे, उत्पादन तंत्रातील सुधारणांमुळे.

आज, थर्मल फवारणी, PVD आणि नॅनोटेक्नॉलॉजी यांसारख्या नवकल्पनांमुळे SiC कोटिंग्जचे कार्यप्रदर्शन आणि अनुप्रयोग अधिक वाढवत आहेत, जे अत्याधुनिक क्षेत्रात त्याची क्षमता दर्शवित आहेत.

2. SiC च्या क्रिस्टल स्ट्रक्चर्स आणि उपयोग समजून घेणे
SiC मध्ये 200 पेक्षा जास्त पॉलीटाइप आहेत, ज्यांचे वर्गीकरण त्यांच्या अणु व्यवस्थेनुसार घन (3C), षटकोनी (H), आणि rhombohedral (R) संरचनांमध्ये केले आहे. यापैकी, 4H-SiC आणि 6H-SiC हे अनुक्रमे उच्च-शक्ती आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात, तर β-SiC हे त्याच्या उत्कृष्ट थर्मल चालकता, पोशाख प्रतिरोध आणि गंज प्रतिरोधकतेसाठी मूल्यवान आहे.

β-SiC चेअद्वितीय गुणधर्म, जसे की थर्मल चालकता120-200 W/m·Kआणि ग्रेफाइटशी जवळून जुळणारे थर्मल विस्तार गुणांक, ते वेफर एपिटॅक्सी उपकरणांमध्ये पृष्ठभागाच्या कोटिंगसाठी पसंतीचे साहित्य बनवा.

3. SiC कोटिंग्ज: गुणधर्म आणि तयारी तंत्र
SiC कोटिंग्ज, विशेषत: β-SiC, पृष्ठभागाचे गुणधर्म जसे की कडकपणा, पोशाख प्रतिरोध आणि थर्मल स्थिरता वाढविण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर लागू केले जातात. तयारीच्या सामान्य पद्धतींमध्ये हे समाविष्ट आहे:

• रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD):उत्कृष्ट आसंजन आणि एकसमानतेसह उच्च-गुणवत्तेचे कोटिंग प्रदान करते, मोठ्या आणि जटिल सब्सट्रेट्ससाठी आदर्श.
• भौतिक बाष्प निक्षेप (PVD):उच्च-परिशुद्धता अनुप्रयोगांसाठी योग्य, कोटिंग रचनांवर अचूक नियंत्रण ऑफर करते.
• फवारणीचे तंत्र, इलेक्ट्रोकेमिकल डिपॉझिशन आणि स्लरी कोटिंग: विशिष्ट ऍप्लिकेशन्ससाठी किफायतशीर पर्याय म्हणून काम करा, जरी आसंजन आणि एकसमानतेमध्ये भिन्न मर्यादा आहेत.

प्रत्येक पद्धत सब्सट्रेट वैशिष्ट्ये आणि अनुप्रयोग आवश्यकतांवर आधारित निवडली जाते.

4. MOCVD मध्ये SiC-कोटेड ग्रेफाइट ससेप्टर्स
SiC-कोटेड ग्रेफाइट ससेप्टर्स मेटल ऑरगॅनिक केमिकल वाष्प डिपॉझिशन (MOCVD) मध्ये अपरिहार्य आहेत, ही सेमीकंडक्टर आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक मटेरियल मॅन्युफॅक्चरिंगमधील प्रमुख प्रक्रिया आहे.

हे ससेप्टर्स एपिटॅक्सियल फिल्मच्या वाढीसाठी मजबूत समर्थन प्रदान करतात, थर्मल स्थिरता सुनिश्चित करतात आणि अशुद्धता दूषित कमी करतात. SiC कोटिंग ऑक्सिडेशन प्रतिरोध, पृष्ठभाग गुणधर्म आणि इंटरफेस गुणवत्ता देखील वाढवते, ज्यामुळे चित्रपटाच्या वाढीदरम्यान अचूक नियंत्रण सक्षम होते.

5. भविष्याच्या दिशेने प्रगती करणे
अलिकडच्या वर्षांत, SiC-कोटेड ग्रेफाइट सब्सट्रेट्सच्या उत्पादन प्रक्रियेत सुधारणा करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण प्रयत्न केले गेले आहेत. संशोधक खर्च कमी करताना कोटिंगची शुद्धता, एकसमानता आणि आयुर्मान वाढवण्यावर भर देत आहेत. याव्यतिरिक्त, नाविन्यपूर्ण सामग्रीचा शोधटँटलम कार्बाइड (TaC) कोटिंग्जथर्मल चालकता आणि गंज प्रतिरोधकता मध्ये संभाव्य सुधारणा देते, पुढील पिढीच्या उपायांसाठी मार्ग मोकळा करते.

SiC-कोटेड ग्रेफाइट ससेप्टर्सची मागणी वाढत असताना, बुद्धिमान उत्पादन आणि औद्योगिक-स्केल उत्पादनातील प्रगती सेमीकंडक्टर आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगांच्या विकसित गरजा पूर्ण करण्यासाठी उच्च-गुणवत्तेच्या उत्पादनांच्या विकासास समर्थन देईल.