സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ചരിത്രവും സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനും

സിലിക്കൺ കാർബൈഡിൻ്റെ (SiC) വികസനവും പ്രയോഗങ്ങളും

1. SiC-ൽ ഒരു നൂറ്റാണ്ട് നവീകരണം
സിലിക്കൺ കാർബൈഡിൻ്റെ (SiC) യാത്ര ആരംഭിച്ചത് 1893-ൽ, എഡ്വേർഡ് ഗുഡ്‌റിച്ച് അച്ചെസൺ, കാർബൺ സാമഗ്രികൾ ഉപയോഗിച്ച്, ക്വാർട്സ്, കാർബൺ എന്നിവയുടെ വൈദ്യുത താപനം വഴി SiC യുടെ വ്യാവസായിക ഉൽപ്പാദനം നേടിയെടുക്കാൻ അച്ചെസൺ ഫർണസ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തതോടെയാണ്. ഈ കണ്ടുപിടുത്തം SiC യുടെ വ്യവസായവൽക്കരണത്തിൻ്റെ തുടക്കം കുറിക്കുകയും അച്ചെസണിന് ഒരു പേറ്റൻ്റ് നേടുകയും ചെയ്തു.

20-ാം നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ തുടക്കത്തിൽ, ശ്രദ്ധേയമായ കാഠിന്യവും വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധവും കാരണം SiC പ്രാഥമികമായി ഒരു ഉരച്ചിലായി ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു. ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ മധ്യത്തോടെ, കെമിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപം (സിവിഡി) സാങ്കേതികവിദ്യയിലെ പുരോഗതി പുതിയ സാധ്യതകൾ തുറന്നു. ബെൽ ലാബ്‌സിലെ ഗവേഷകർ, റുസ്റ്റം റോയിയുടെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഗവേഷകർ, ഗ്രാഫൈറ്റ് പ്രതലങ്ങളിൽ ആദ്യത്തെ SiC കോട്ടിംഗുകൾ കൈവരിച്ചുകൊണ്ട് CVD SiC-ക്ക് അടിത്തറയിട്ടു.

1970-കളിൽ യൂണിയൻ കാർബൈഡ് കോർപ്പറേഷൻ ഗാലിയം നൈട്രൈഡ് (GaN) അർദ്ധചാലക സാമഗ്രികളുടെ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചയിൽ SiC പൂശിയ ഗ്രാഫൈറ്റ് പ്രയോഗിച്ചപ്പോൾ ഒരു വലിയ മുന്നേറ്റം ഉണ്ടായി. ഉയർന്ന പ്രവർത്തനക്ഷമതയുള്ള GaN അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള LED-കളിലും ലേസറുകളിലും ഈ മുന്നേറ്റം നിർണായക പങ്ക് വഹിച്ചു. പതിറ്റാണ്ടുകളായി, SiC കോട്ടിംഗുകൾ അർദ്ധചാലകങ്ങൾക്കപ്പുറം എയ്‌റോസ്‌പേസ്, ഓട്ടോമോട്ടീവ്, പവർ ഇലക്ട്രോണിക്‌സ് എന്നിവയിലെ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലേക്ക് വികസിച്ചു, നിർമ്മാണ സാങ്കേതികതയിലെ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾക്ക് നന്ദി.

ഇന്ന്, തെർമൽ സ്‌പ്രേയിംഗ്, പിവിഡി, നാനോ ടെക്‌നോളജി തുടങ്ങിയ നൂതനാശയങ്ങൾ SiC കോട്ടിംഗുകളുടെ പ്രകടനവും പ്രയോഗവും കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു, അത് അത്യാധുനിക ഫീൽഡുകളിൽ അതിൻ്റെ സാധ്യതകൾ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു.

2. SiC യുടെ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളും ഉപയോഗങ്ങളും മനസ്സിലാക്കുക
SiC 200-ലധികം പോളിടൈപ്പുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു, അവയുടെ ആറ്റോമിക് ക്രമീകരണങ്ങളാൽ ക്യൂബിക് (3C), ഷഡ്ഭുജം (H), റോംബോഹെഡ്രൽ (R) ഘടനകളായി തരംതിരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇവയിൽ, 4H-SiC, 6H-SiC എന്നിവ യഥാക്രമം ഉയർന്ന പവർ, ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു, അതേസമയം β-SiC അതിൻ്റെ മികച്ച താപ ചാലകത, വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധം, നാശ പ്രതിരോധം എന്നിവയ്ക്ക് വിലമതിക്കുന്നു.

β-SiC യുടെതാപ ചാലകത പോലുള്ള അദ്വിതീയ ഗുണങ്ങൾ120-200 W/m·Kഗ്രാഫൈറ്റുമായി അടുത്ത് പൊരുത്തപ്പെടുന്ന ഒരു താപ വിപുലീകരണ ഗുണകം, വേഫർ എപ്പിറ്റാക്സി ഉപകരണങ്ങളിൽ ഉപരിതല കോട്ടിങ്ങുകൾക്ക് ഏറ്റവും ഇഷ്ടപ്പെട്ട വസ്തുവായി ഇതിനെ മാറ്റുന്നു.

3. SiC കോട്ടിംഗുകൾ: പ്രോപ്പർട്ടീസുകളും തയ്യാറാക്കൽ സാങ്കേതികതകളും
SiC കോട്ടിംഗുകൾ, സാധാരണയായി β-SiC, കാഠിന്യം, ധരിക്കുന്ന പ്രതിരോധം, താപ സ്ഥിരത എന്നിവ പോലുള്ള ഉപരിതല ഗുണങ്ങൾ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് വ്യാപകമായി പ്രയോഗിക്കുന്നു. തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള സാധാരണ രീതികളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:

• കെമിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപം (CVD):മികച്ച ബീജസങ്കലനവും ഏകീകൃതവുമായ ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള കോട്ടിംഗുകൾ നൽകുന്നു, വലുതും സങ്കീർണ്ണവുമായ അടിവസ്ത്രങ്ങൾക്ക് അനുയോജ്യമാണ്.
• ഫിസിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപം (PVD):ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അനുയോജ്യമായ കോട്ടിംഗ് കോമ്പോസിഷനിൽ കൃത്യമായ നിയന്ത്രണം വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.
• സ്പ്രേയിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഡിപ്പോസിഷൻ, സ്ലറി കോട്ടിംഗ്: നിർദ്ദിഷ്‌ട ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കുള്ള ചെലവ് കുറഞ്ഞ ബദലായി സേവിക്കുക, അഡീഷനിലും ഏകതയിലും വ്യത്യസ്ത പരിമിതികൾ ഉണ്ടെങ്കിലും.

സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് സവിശേഷതകളും ആപ്ലിക്കേഷൻ ആവശ്യകതകളും അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് ഓരോ രീതിയും തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത്.

4. എംഒസിവിഡിയിലെ SiC-കോട്ടഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് സസെപ്റ്ററുകൾ
അർദ്ധചാലക, ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് മെറ്റീരിയൽ നിർമ്മാണത്തിലെ പ്രധാന പ്രക്രിയയായ മെറ്റൽ ഓർഗാനിക് കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷനിൽ (എംഒസിവിഡി) SiC-കോട്ടഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് സസെപ്റ്ററുകൾ ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്തതാണ്.

ഈ സസെപ്റ്ററുകൾ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഫിലിം വളർച്ചയ്ക്ക് ശക്തമായ പിന്തുണ നൽകുന്നു, താപ സ്ഥിരത ഉറപ്പാക്കുകയും അശുദ്ധി മലിനീകരണം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. SiC കോട്ടിംഗ് ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതിരോധം, ഉപരിതല ഗുണങ്ങൾ, ഇൻ്റർഫേസ് ഗുണനിലവാരം എന്നിവ വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ഫിലിം വളർച്ചയുടെ സമയത്ത് കൃത്യമായ നിയന്ത്രണം പ്രാപ്തമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

5. ഭാവിയിലേക്ക് മുന്നേറുന്നു
സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, SiC- പൂശിയ ഗ്രാഫൈറ്റ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളുടെ ഉൽപാദന പ്രക്രിയകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് കാര്യമായ ശ്രമങ്ങൾ നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ചെലവ് കുറയ്ക്കുന്നതിനൊപ്പം പൂശിൻ്റെ പരിശുദ്ധി, ഏകീകൃതത, ആയുസ്സ് എന്നിവ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിൽ ഗവേഷകർ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. കൂടാതെ, പോലുള്ള നൂതന വസ്തുക്കളുടെ പര്യവേക്ഷണംടാൻ്റലം കാർബൈഡ് (TaC) കോട്ടിംഗുകൾതാപ ചാലകതയിലും നാശന പ്രതിരോധത്തിലും സാധ്യമായ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, ഇത് അടുത്ത തലമുറ പരിഹാരങ്ങൾക്ക് വഴിയൊരുക്കുന്നു.

SiC-കോട്ടഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് സസെപ്റ്ററുകളുടെ ആവശ്യം വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതിനാൽ, ബുദ്ധിപരമായ ഉൽപ്പാദനത്തിലും വ്യാവസായിക തലത്തിലുള്ള ഉൽപാദനത്തിലുമുള്ള പുരോഗതി അർദ്ധചാലകത്തിൻ്റെയും ഒപ്റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് വ്യവസായങ്ങളുടെയും വികസിത ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ വികസനത്തിന് കൂടുതൽ പിന്തുണ നൽകും.