বিভিন্ন কাঠামোর সাথে SiC স্ফটিকের মধ্যে পার্থক্য

সিলিকন কার্বাইড (SiC)একটি উপাদান যা ব্যতিক্রমী তাপীয়, ভৌত এবং রাসায়নিক স্থিতিশীলতা ধারণ করে, বৈশিষ্ট্যগুলি প্রদর্শন করে যা প্রচলিত উপকরণগুলির বাইরে যায়৷ এর তাপ পরিবাহিতা একটি আশ্চর্যজনক 84W/(m·K), যা শুধুমাত্র তামার চেয়ে বেশি নয় বরং সিলিকনের চেয়েও তিনগুণ বেশি। এটি তাপ ব্যবস্থাপনা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহারের জন্য এর বিশাল সম্ভাবনা প্রদর্শন করে। SiC এর ব্যান্ডগ্যাপ সিলিকনের চেয়ে প্রায় তিনগুণ, এবং এর ভাঙ্গন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি সিলিকনের চেয়ে বেশি মাত্রার। এর মানে হল যে SiC উচ্চ-ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে উচ্চতর নির্ভরযোগ্যতা এবং দক্ষতা প্রদান করতে পারে। উপরন্তু, SiC এখনও 2000°C উচ্চ তাপমাত্রায় ভাল বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা বজায় রাখতে পারে, যা গ্রাফাইটের সাথে তুলনীয়। এটি উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে এটিকে একটি আদর্শ অর্ধপরিবাহী উপাদান করে তোলে। SiC এর জারা প্রতিরোধ ক্ষমতাও অত্যন্ত অসামান্য। এর পৃষ্ঠে গঠিত SiO2 এর পাতলা স্তরটি কার্যকরভাবে আরও জারণ প্রতিরোধ করে, এটি ঘরের তাপমাত্রায় প্রায় সমস্ত পরিচিত ক্ষয়কারী এজেন্টদের প্রতিরোধী করে তোলে। এটি কঠোর পরিবেশে এর প্রয়োগ নিশ্চিত করে।

স্ফটিক কাঠামোর পরিপ্রেক্ষিতে, SiC-এর বৈচিত্র্য তার 200 টিরও বেশি বিভিন্ন স্ফটিক আকারে প্রতিফলিত হয়, একটি বৈশিষ্ট্য যা বিভিন্ন উপায়ে এর স্ফটিকগুলির মধ্যে পরমাণুগুলিকে ঘনভাবে প্যাক করা হয়। যদিও অনেক স্ফটিক ফর্ম রয়েছে, এই স্ফটিক ফর্মগুলিকে মোটামুটিভাবে দুটি বিভাগে ভাগ করা যেতে পারে: ঘন কাঠামোর সাথে β-SiC (জিঙ্ক ব্লেন্ড স্ট্রাকচার) এবং α-SiC হেক্সাগোনাল স্ট্রাকচার (wurtzite স্ট্রাকচার)। এই কাঠামোগত বৈচিত্র্য কেবল SiC-এর ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে সমৃদ্ধ করে না, তবে SiC-ভিত্তিক সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলি ডিজাইন এবং অপ্টিমাইজ করার সময় গবেষকদের আরও পছন্দ এবং নমনীয়তা প্রদান করে।

অনেক SiC স্ফটিক ফর্ম মধ্যে, সবচেয়ে সাধারণ বেশী অন্তর্ভুক্ত3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, এবং 15R-SiC। এই স্ফটিক ফর্মগুলির মধ্যে পার্থক্য প্রধানত তাদের স্ফটিক কাঠামোতে প্রতিফলিত হয়। 3C-SiC, কিউবিক সিলিকন কার্বাইড নামেও পরিচিত, একটি কিউবিক কাঠামোর বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে এবং এটি SiC-এর মধ্যে সবচেয়ে সহজ কাঠামো। বিভিন্ন পারমাণবিক বিন্যাস অনুসারে ষড়ভুজ কাঠামো সহ SiC কে আরও 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC এবং অন্যান্য প্রকারে বিভক্ত করা যেতে পারে। এই শ্রেণীবিভাগগুলি স্ফটিকের অভ্যন্তরে পরমাণুগুলি যেভাবে প্যাক করা হয়, সেইসাথে জালির প্রতিসাম্য এবং জটিলতাকে প্রতিফলিত করে।

ব্যান্ড গ্যাপ হল একটি মূল প্যারামিটার যা তাপমাত্রা পরিসীমা এবং ভোল্টেজের স্তর নির্ধারণ করে যেখানে সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলি কাজ করতে পারে। SiC-এর বিভিন্ন স্ফটিক রূপের মধ্যে, 2H-SiC-এর সর্বোচ্চ ব্যান্ডগ্যাপ প্রস্থ 3.33 eV, যা চরম পরিস্থিতিতে এর চমৎকার স্থায়িত্ব এবং কর্মক্ষমতা নির্দেশ করে; 4H-SiC 3.26 eV এর ব্যান্ডগ্যাপ প্রস্থ সহ ঘনিষ্ঠভাবে অনুসরণ করে; 6H-SiC-এর 3.02 eV-এর সামান্য কম ব্যান্ডগ্যাপ রয়েছে, যেখানে 3C-SiC-এর সর্বনিম্ন ব্যান্ডগ্যাপ 2.39 eV রয়েছে, যা নিম্ন তাপমাত্রা এবং ভোল্টেজগুলিতে এটিকে আরও ব্যাপকভাবে ব্যবহার করে।

গর্তের কার্যকর ভর একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান যা পদার্থের গর্ত গতিশীলতাকে প্রভাবিত করে। 3C-SiC এর গর্ত কার্যকরী ভর হল 1.1m0, যা তুলনামূলকভাবে কম, এটি নির্দেশ করে যে এর গর্তের গতিশীলতা ভাল। 4H-SiC এর হোল কার্যকরী ভর ষড়ভুজ কাঠামোর ভিত্তি সমতলে 1.75m0 এবং ভিত্তি সমতলে লম্ব হলে 0.65m0, বিভিন্ন দিকে এর বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের পার্থক্য দেখায়। 6H-SiC এর গর্ত কার্যকরী ভর 4H-SiC এর অনুরূপ, তবে সামগ্রিকভাবে কিছুটা কম, যা এর ক্যারিয়ারের গতিশীলতার উপর প্রভাব ফেলে। নির্দিষ্ট স্ফটিক কাঠামোর উপর নির্ভর করে ইলেক্ট্রনের কার্যকর ভর 0.25-0.7m0 পরিসরে পরিবর্তিত হয়।

বাহক গতিশীলতা একটি উপাদানের মধ্যে কত দ্রুত ইলেকট্রন এবং গর্ত চলে তার একটি পরিমাপ। 4H-SiC এই বিষয়ে ভাল পারফর্ম করে। এর গর্ত এবং ইলেক্ট্রন গতিশীলতা 6H-SiC থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি, যা পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিতে 4H-SiC আরও ভাল পারফরম্যান্স করে।

ব্যাপক কর্মক্ষমতা দৃষ্টিকোণ থেকে, প্রতিটি স্ফটিক ফর্মSiCএর অনন্য সুবিধা রয়েছে। 6H-SiC এর কাঠামোগত স্থিতিশীলতা এবং ভাল লুমিনেসেন্স বৈশিষ্ট্যের কারণে অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইস তৈরির জন্য উপযুক্ত।3C-SiCউচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ-শক্তি ডিভাইসের জন্য উপযুক্ত কারণ এর উচ্চ স্যাচুরেটেড ইলেক্ট্রন ড্রিফ্ট গতি। উচ্চ ইলেকট্রন গতিশীলতা, কম অন-প্রতিরোধ এবং উচ্চ কারেন্ট ঘনত্বের কারণে 4H-SiC পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইসের জন্য একটি আদর্শ পছন্দ হয়ে উঠেছে। প্রকৃতপক্ষে, 4H-SiC শুধুমাত্র তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপাদান নয় যার সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা, সর্বোচ্চ ডিগ্রী বাণিজ্যিকীকরণ এবং সবচেয়ে পরিপক্ক প্রযুক্তি, এটি উচ্চ-চাপে, উচ্চ-চাপে পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস তৈরির জন্য পছন্দের উপাদান। তাপমাত্রা, এবং বিকিরণ-প্রতিরোধী পরিবেশ।