অর্ধপরিবাহী উত্পাদন এবং যথার্থ অপটিক্সে, উচ্চ ডিভাইস পারফরম্যান্স এবং প্রক্রিয়া নির্ভরযোগ্যতা অর্জনের জন্য সাবস্ট্র্যাট উপাদানটির পছন্দ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।সর্বাধিক ব্যবহৃত উপকরণগুলির মধ্যে রয়েছে সাফাইর (Al2O3), কোয়ার্টজ (SiO2) এবং সিলিকন কার্বাইড (SiC) । যদিও তিনটিই অনন্য সুবিধা প্রদান করে, তাদের বৈশিষ্ট্য তাপীয়, যান্ত্রিক এবং রাসায়নিক দিকগুলিতে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়,বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য তাদের উপযুক্ততা প্রভাবিতএই নিবন্ধটি অর্ধপরিবাহী প্রক্রিয়ার জন্য উপাদান নির্বাচন গাইড করার জন্য একটি প্রমাণ ভিত্তিক তুলনা প্রদান করে।
![]()
| সম্পত্তি | সাফাইর (Al2O3) | কোয়ার্টজ (SiO2) | সিআইসি (সিলিকন কার্বাইড) |
|---|---|---|---|
| মোহস কঠোরতা | 9 | 7 | ৯ ০৯।5 |
| ইয়ং মডুলাস (জিপিএ) | 345 | 73 | ৪১০ ₹৪৭০ |
| ফাটল শক্ততা (এমপিএ·এম১২) | ২ ¢ ৩ | 0.7 | ৩-৪ |
| তাপীয় শক প্রতিরোধের | মাঝারি | কম | উচ্চ |
বিশ্লেষণঃ
সাফায়ার এবং সিআইসি অত্যন্ত শক্ত উপাদান, যা তাদের পরিধান এবং স্ক্র্যাচ প্রতিরোধী করে তোলে, যা ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণের সময় হ্যান্ডলিংয়ের জন্য সমালোচনামূলক। কোয়ার্টজ নরম এবং আরো ভঙ্গুর,উচ্চ চাপের পরিবেশে এর ব্যবহার সীমাবদ্ধ করা.
| সম্পত্তি | রৌপ্য | কোয়ার্টজ | সিআইসি |
|---|---|---|---|
| তাপ পরিবাহিতা (W/m·K) | ৩৫-৪০ | 1.4 | ৩০০-৪৯০ |
| তাপীয় সম্প্রসারণের সহগ (10−6/কে) | ৫ ০৮ | 0.5 | ৪৫৫ |
| সর্বাধিক অপারেটিং তাপমাত্রা | ~২০০০°সি | ~১২০০°সি | ~১৬০০°সি (সিআইসি বাল্ক), সিনট্রেটেডের জন্য উচ্চতর) |
বিশ্লেষণঃ
SiC তাপ পরিবাহিতা উভয়ই sapphire এবং কোয়ার্টজ অতিক্রম করে, উচ্চ ক্ষমতা ইলেকট্রনিক অ্যাপ্লিকেশন মধ্যে দক্ষ তাপ dissipation সক্ষম। কোয়ার্টজ খুব কম তাপ পরিবাহিতা আছে,এটি নিরোধক বা কম তাপ প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত কিন্তু উচ্চ ক্ষমতা ডিভাইসের জন্য উপযুক্ত নয়. সাফায়ার তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং মাঝারি তাপ পরিবাহিতা ভারসাম্য, সাধারণত LED এবং RF ডিভাইসে ব্যবহৃত।
| উপাদান | রাসায়নিক প্রতিরোধ ক্ষমতা | আর্দ্রতা সংবেদনশীলতা | সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন |
|---|---|---|---|
| রৌপ্য | চমৎকার (অ্যাসিড, বেস প্রতিরোধী) | কম | এলইডি সাবস্ট্রেট,অপটিক্যাল উইন্ডো, উচ্চ নির্ভুলতা ডিভাইস |
| কোয়ার্টজ | চমৎকার (বেশিরভাগ রাসায়নিক পদার্থের প্রতি প্রতিরোধী) | মাঝারি (হাইড্রোফিল) | মাইক্রোফ্যাব্রিকেশন, ফটোলিথোগ্রাফি মাস্ক, অপটিক্যাল ফাইবার |
| সিআইসি | চমৎকার (উচ্চ রাসায়নিক নিষ্ক্রিয়তা) | খুব কম | উচ্চ-শক্তির ইলেকট্রনিক্স, কঠোর রাসায়নিক পরিবেশ, যান্ত্রিক সিলিং |
বিশ্লেষণঃ
তিনটি উপাদান চমৎকার রাসায়নিক স্থায়িত্ব প্রদর্শন করে, কিন্তু SiC ক্ষয়কারী বা abrasive পরিবেশে অনন্যভাবে উপযুক্ত।যদিও রৌপ্য এবং সিআইসি স্থিতিশীল রয়েছে.
| সম্পত্তি | রৌপ্য | কোয়ার্টজ | সিআইসি |
|---|---|---|---|
| অপটিক্যাল স্বচ্ছতা | ১৫০ এনএম ∙ ৫ মাইক্রোমিটার | ১৬০ এনএম ∙ ৩ মাইক্রোমিটার | ইনফ্রারেড (36 μm) তে স্বচ্ছ, দৃশ্যমান ক্ষেত্রে অপ্রকাশিত |
| ডায়েলেক্ট্রিক শক্তি (কেভি/মিমি) | ৪০০-৫০০ | ৩০ ০৫০ | ২৫০ ₹৫০০ |
| ব্যান্ডগ্যাপ (eV) | 9.9 | 8.9 | 2.৩.৩৩।3 |
বিশ্লেষণঃ
ইউভি-দৃশ্যমান ব্যাপ্তিগুলিতে তাদের স্বচ্ছতার কারণে অপটিক্যাল উইন্ডোগুলির জন্য সাফায়ার এবং কোয়ার্টজ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।সিআইসি এর বিস্তৃত ব্যান্ডগ্যাপ এবং উচ্চ ডায়ালিক্ট্রিক শক্তি উচ্চ ভোল্টেজ এবং উচ্চ তাপমাত্রা অর্ধপরিবাহী ডিভাইসের জন্য এটি আদর্শ করে তোলেযেমন পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স এবং আরএফ এম্প্লিফায়ার।
| উপাদান | খরচ | স্কেলযোগ্যতা | মেশিনযোগ্যতা |
|---|---|---|---|
| রৌপ্য | উচ্চ | মাঝারি | কঠিন (ডায়মন্ড টুলিং প্রয়োজন) |
| কোয়ার্টজ | কম | উচ্চ | সহজ (নালীতে খোদাই বা লেজার-কাটা হতে পারে) |
| সিআইসি | উচ্চ | মাঝারি | খুব কঠিন (অত্যন্ত কঠিন, ভঙ্গুর) |
বিশ্লেষণঃ
কোয়ার্টজ সবচেয়ে ব্যয়বহুল এবং প্রক্রিয়াজাত করা সবচেয়ে সহজ, এটি ল্যাব-স্কেল বা কম খরচে অপটিক্যাল উপাদানগুলির জন্য জনপ্রিয় করে তোলে।কিন্তু তারা উচ্চতর যান্ত্রিক এবং তাপীয় কর্মক্ষমতা প্রদান, উচ্চতর অর্ধপরিবাহী অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অপরিহার্য।
সাফির, কোয়ার্টজ, এবং সিআইসির মধ্যে বেছে নেওয়ার জন্য যান্ত্রিক, তাপীয়, রাসায়নিক, অপটিক্যাল এবং খরচ সংক্রান্ত বিষয়গুলিকে সাবধানে বিবেচনা করা প্রয়োজন:
রৌপ্যএটি কঠোরতা, তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং অপটিকাল স্বচ্ছতার ভারসাম্য প্রদান করে, যা এটিকে এলইডি, অপটিকাল উইন্ডো এবং কিছু মাইক্রো ইলেকট্রনিক্সের জন্য আদর্শ করে তোলে।
কোয়ার্টজব্যয়-কার্যকরতা, প্রক্রিয়াজাতকরণের সহজতা এবং রাসায়নিক প্রতিরোধের ক্ষেত্রে দুর্দান্ত, পরীক্ষাগার ডিভাইস, ফটোলিথোগ্রাফি মাস্ক এবং কম শক্তি অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত।
সিআইসিএটি উচ্চ-শক্তির ইলেকট্রনিক্স, কঠোর পরিবেশ এবং চরম স্থায়িত্বের প্রয়োজনীয় অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অপরিহার্য তাপ পরিবাহিতা, কঠোরতা এবং রাসায়নিক স্থায়িত্ব সরবরাহ করে।
অর্ধপরিবাহী প্রকৌশলী এবং উপকরণ বিজ্ঞানীদের জন্য, এই প্রমাণ ভিত্তিক তুলনা যুক্তিসঙ্গত উপাদান নির্বাচন সমর্থন করে, সর্বোত্তম ডিভাইস কর্মক্ষমতা এবং প্রক্রিয়া নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করে।
অর্ধপরিবাহী উত্পাদন এবং যথার্থ অপটিক্সে, উচ্চ ডিভাইস পারফরম্যান্স এবং প্রক্রিয়া নির্ভরযোগ্যতা অর্জনের জন্য সাবস্ট্র্যাট উপাদানটির পছন্দ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।সর্বাধিক ব্যবহৃত উপকরণগুলির মধ্যে রয়েছে সাফাইর (Al2O3), কোয়ার্টজ (SiO2) এবং সিলিকন কার্বাইড (SiC) । যদিও তিনটিই অনন্য সুবিধা প্রদান করে, তাদের বৈশিষ্ট্য তাপীয়, যান্ত্রিক এবং রাসায়নিক দিকগুলিতে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়,বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য তাদের উপযুক্ততা প্রভাবিতএই নিবন্ধটি অর্ধপরিবাহী প্রক্রিয়ার জন্য উপাদান নির্বাচন গাইড করার জন্য একটি প্রমাণ ভিত্তিক তুলনা প্রদান করে।
![]()
| সম্পত্তি | সাফাইর (Al2O3) | কোয়ার্টজ (SiO2) | সিআইসি (সিলিকন কার্বাইড) |
|---|---|---|---|
| মোহস কঠোরতা | 9 | 7 | ৯ ০৯।5 |
| ইয়ং মডুলাস (জিপিএ) | 345 | 73 | ৪১০ ₹৪৭০ |
| ফাটল শক্ততা (এমপিএ·এম১২) | ২ ¢ ৩ | 0.7 | ৩-৪ |
| তাপীয় শক প্রতিরোধের | মাঝারি | কম | উচ্চ |
বিশ্লেষণঃ
সাফায়ার এবং সিআইসি অত্যন্ত শক্ত উপাদান, যা তাদের পরিধান এবং স্ক্র্যাচ প্রতিরোধী করে তোলে, যা ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণের সময় হ্যান্ডলিংয়ের জন্য সমালোচনামূলক। কোয়ার্টজ নরম এবং আরো ভঙ্গুর,উচ্চ চাপের পরিবেশে এর ব্যবহার সীমাবদ্ধ করা.
| সম্পত্তি | রৌপ্য | কোয়ার্টজ | সিআইসি |
|---|---|---|---|
| তাপ পরিবাহিতা (W/m·K) | ৩৫-৪০ | 1.4 | ৩০০-৪৯০ |
| তাপীয় সম্প্রসারণের সহগ (10−6/কে) | ৫ ০৮ | 0.5 | ৪৫৫ |
| সর্বাধিক অপারেটিং তাপমাত্রা | ~২০০০°সি | ~১২০০°সি | ~১৬০০°সি (সিআইসি বাল্ক), সিনট্রেটেডের জন্য উচ্চতর) |
বিশ্লেষণঃ
SiC তাপ পরিবাহিতা উভয়ই sapphire এবং কোয়ার্টজ অতিক্রম করে, উচ্চ ক্ষমতা ইলেকট্রনিক অ্যাপ্লিকেশন মধ্যে দক্ষ তাপ dissipation সক্ষম। কোয়ার্টজ খুব কম তাপ পরিবাহিতা আছে,এটি নিরোধক বা কম তাপ প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত কিন্তু উচ্চ ক্ষমতা ডিভাইসের জন্য উপযুক্ত নয়. সাফায়ার তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং মাঝারি তাপ পরিবাহিতা ভারসাম্য, সাধারণত LED এবং RF ডিভাইসে ব্যবহৃত।
| উপাদান | রাসায়নিক প্রতিরোধ ক্ষমতা | আর্দ্রতা সংবেদনশীলতা | সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন |
|---|---|---|---|
| রৌপ্য | চমৎকার (অ্যাসিড, বেস প্রতিরোধী) | কম | এলইডি সাবস্ট্রেট,অপটিক্যাল উইন্ডো, উচ্চ নির্ভুলতা ডিভাইস |
| কোয়ার্টজ | চমৎকার (বেশিরভাগ রাসায়নিক পদার্থের প্রতি প্রতিরোধী) | মাঝারি (হাইড্রোফিল) | মাইক্রোফ্যাব্রিকেশন, ফটোলিথোগ্রাফি মাস্ক, অপটিক্যাল ফাইবার |
| সিআইসি | চমৎকার (উচ্চ রাসায়নিক নিষ্ক্রিয়তা) | খুব কম | উচ্চ-শক্তির ইলেকট্রনিক্স, কঠোর রাসায়নিক পরিবেশ, যান্ত্রিক সিলিং |
বিশ্লেষণঃ
তিনটি উপাদান চমৎকার রাসায়নিক স্থায়িত্ব প্রদর্শন করে, কিন্তু SiC ক্ষয়কারী বা abrasive পরিবেশে অনন্যভাবে উপযুক্ত।যদিও রৌপ্য এবং সিআইসি স্থিতিশীল রয়েছে.
| সম্পত্তি | রৌপ্য | কোয়ার্টজ | সিআইসি |
|---|---|---|---|
| অপটিক্যাল স্বচ্ছতা | ১৫০ এনএম ∙ ৫ মাইক্রোমিটার | ১৬০ এনএম ∙ ৩ মাইক্রোমিটার | ইনফ্রারেড (36 μm) তে স্বচ্ছ, দৃশ্যমান ক্ষেত্রে অপ্রকাশিত |
| ডায়েলেক্ট্রিক শক্তি (কেভি/মিমি) | ৪০০-৫০০ | ৩০ ০৫০ | ২৫০ ₹৫০০ |
| ব্যান্ডগ্যাপ (eV) | 9.9 | 8.9 | 2.৩.৩৩।3 |
বিশ্লেষণঃ
ইউভি-দৃশ্যমান ব্যাপ্তিগুলিতে তাদের স্বচ্ছতার কারণে অপটিক্যাল উইন্ডোগুলির জন্য সাফায়ার এবং কোয়ার্টজ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।সিআইসি এর বিস্তৃত ব্যান্ডগ্যাপ এবং উচ্চ ডায়ালিক্ট্রিক শক্তি উচ্চ ভোল্টেজ এবং উচ্চ তাপমাত্রা অর্ধপরিবাহী ডিভাইসের জন্য এটি আদর্শ করে তোলেযেমন পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স এবং আরএফ এম্প্লিফায়ার।
| উপাদান | খরচ | স্কেলযোগ্যতা | মেশিনযোগ্যতা |
|---|---|---|---|
| রৌপ্য | উচ্চ | মাঝারি | কঠিন (ডায়মন্ড টুলিং প্রয়োজন) |
| কোয়ার্টজ | কম | উচ্চ | সহজ (নালীতে খোদাই বা লেজার-কাটা হতে পারে) |
| সিআইসি | উচ্চ | মাঝারি | খুব কঠিন (অত্যন্ত কঠিন, ভঙ্গুর) |
বিশ্লেষণঃ
কোয়ার্টজ সবচেয়ে ব্যয়বহুল এবং প্রক্রিয়াজাত করা সবচেয়ে সহজ, এটি ল্যাব-স্কেল বা কম খরচে অপটিক্যাল উপাদানগুলির জন্য জনপ্রিয় করে তোলে।কিন্তু তারা উচ্চতর যান্ত্রিক এবং তাপীয় কর্মক্ষমতা প্রদান, উচ্চতর অর্ধপরিবাহী অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অপরিহার্য।
সাফির, কোয়ার্টজ, এবং সিআইসির মধ্যে বেছে নেওয়ার জন্য যান্ত্রিক, তাপীয়, রাসায়নিক, অপটিক্যাল এবং খরচ সংক্রান্ত বিষয়গুলিকে সাবধানে বিবেচনা করা প্রয়োজন:
রৌপ্যএটি কঠোরতা, তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং অপটিকাল স্বচ্ছতার ভারসাম্য প্রদান করে, যা এটিকে এলইডি, অপটিকাল উইন্ডো এবং কিছু মাইক্রো ইলেকট্রনিক্সের জন্য আদর্শ করে তোলে।
কোয়ার্টজব্যয়-কার্যকরতা, প্রক্রিয়াজাতকরণের সহজতা এবং রাসায়নিক প্রতিরোধের ক্ষেত্রে দুর্দান্ত, পরীক্ষাগার ডিভাইস, ফটোলিথোগ্রাফি মাস্ক এবং কম শক্তি অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত।
সিআইসিএটি উচ্চ-শক্তির ইলেকট্রনিক্স, কঠোর পরিবেশ এবং চরম স্থায়িত্বের প্রয়োজনীয় অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অপরিহার্য তাপ পরিবাহিতা, কঠোরতা এবং রাসায়নিক স্থায়িত্ব সরবরাহ করে।
অর্ধপরিবাহী প্রকৌশলী এবং উপকরণ বিজ্ঞানীদের জন্য, এই প্রমাণ ভিত্তিক তুলনা যুক্তিসঙ্গত উপাদান নির্বাচন সমর্থন করে, সর্বোত্তম ডিভাইস কর্মক্ষমতা এবং প্রক্রিয়া নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করে।