উচ্চ-বিশুদ্ধতা সম্পন্ন অর্ধ-পরিবাহী সিলিকন কার্বাইড (SiC) সাবস্ট্রেটগুলি বিশেষ উপাদান যা সিলিকন কার্বাইড থেকে তৈরি করা হয়। এগুলি পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স, রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি (RF) ডিভাইস এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি, উচ্চ-তাপমাত্রার সেমিকন্ডাক্টর উপাদানগুলির উত্পাদনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। সিলিকন কার্বাইড, একটি প্রশস্ত-ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর উপাদান হিসাবে, চমৎকার বৈদ্যুতিক, তাপীয় এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সরবরাহ করে, যা এটিকে উচ্চ-ভোল্টেজ, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে ব্যবহারের জন্য অত্যন্ত উপযুক্ত করে তোলে।

এখানে উচ্চ-বিশুদ্ধতা সম্পন্ন অর্ধ-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটগুলিরএকটি বিস্তারিত পরিচিতি দেওয়া হলো:

উপাদানের বৈশিষ্ট্যঅর্ধ-পরিবাহী সিলিকন কার্বাইড (SiC)

• অর্ধ-পরিবাহী বৈশিষ্ট্য:উচ্চ-বিশুদ্ধতা সম্পন্ন অর্ধ-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটগুলি সুনির্দিষ্ট ডোপিং কৌশলগুলির মাধ্যমে তৈরি করা হয়, যার ফলে খুব কম বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা পাওয়া যায়, যা তাদের ঘরের তাপমাত্রায় উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে। এই অর্ধ-পরিবাহী বৈশিষ্ট্য তাদের ইলেকট্রনিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে বিভিন্ন অঞ্চলকে কার্যকরভাবে আলাদা করতে দেয়, বৈদ্যুতিক হস্তক্ষেপ হ্রাস করে এবং তাদের উচ্চ-ক্ষমতা, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ-ভোল্টেজ ডিভাইসগুলির জন্য আদর্শ করে তোলে।

• উচ্চ তাপ পরিবাহিতা:সিলিকন কার্বাইডের তাপ পরিবাহিতা প্রায় 4.9 W/cm·K, যা সিলিকনের চেয়ে অনেক বেশি, যা আরও ভাল তাপ অপচয়ের অনুমতি দেয়। এটি পাওয়ার ডিভাইসগুলির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ যা উচ্চ পাওয়ার ঘনত্বের সাথে কাজ করে, যা অতিরিক্ত গরম হওয়ার কারণে ডিভাইসের ব্যর্থতার ঝুঁকি হ্রাস করে।

• প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ:SiC-এর 3.26 eV এর একটি প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ রয়েছে, যেখানে সিলিকনের 1.1 eV, যা এটিকে উচ্চ ভোল্টেজ এবং কারেন্ট পরিচালনা করতে আরও সক্ষম করে তোলে এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ শক্তিতে কাজ করতে পারে। এটি SiC ডিভাইসগুলিকে এমন পরিবেশে কাজ করতে সক্ষম করে যা সাধারণত প্রচলিত সিলিকন-ভিত্তিক ডিভাইসগুলিকে ব্যর্থ করে দেবে।

• রাসায়নিক স্থিতিশীলতা:SiC চমৎকার রাসায়নিক স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে, যা এটিকে উচ্চ-তাপমাত্রা, উচ্চ-আর্দ্রতা এবং অ্যাসিড-বেস পরিবেশের প্রতিরোধী করে তোলে, যার ফলে কঠোর পরিস্থিতিতে উপাদানগুলির দীর্ঘায়ু বৃদ্ধি পায়।

• উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি:SiC তার কঠোরতা এবং উচ্চ যান্ত্রিক শক্তির জন্য পরিচিত, যা এটিকে শারীরিক ক্ষতির জন্য স্থিতিস্থাপক করে তোলে। এই বৈশিষ্ট্যটি এটিকে উচ্চ-ক্ষমতা অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত করে তোলে, যেখানে যান্ত্রিক দৃঢ়তা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

প্রাথমিক অ্যাপ্লিকেশন ক্ষেত্র

• পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স:এর চমৎকার উচ্চ-তাপমাত্রা এবং উচ্চ-ভোল্টেজ ক্ষমতার কারণে, উচ্চ-বিশুদ্ধতা সম্পন্ন অর্ধ-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটগুলি পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় যেমন MOSFETs (মেটাল-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড-এফেক্ট ট্রানজিস্টর), IGBTs (ইনসুলেটেড-গেট বাইপোলার ট্রানজিস্টর), SBDs (শটকি ব্যারিয়ার ডায়োড)ইত্যাদি। এই ডিভাইসগুলি সাধারণত পাওয়ার রূপান্তর সিস্টেম, বৈদ্যুতিক যানবাহন, ইনভার্টার, সৌর বিদ্যুৎ ব্যবস্থা এবং আরও অনেক কিছুতে পাওয়া যায়।

​

• রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি (RF) ডিভাইস:SiC সাবস্ট্রেটগুলি RF অ্যামপ্লিফায়ার, রাডার সিস্টেম এবং যোগাযোগ সরঞ্জামগুলির মতো উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি, উচ্চ-ক্ষমতা অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আদর্শ, যা শক্তিশালী সংকেত প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতা এবং স্থিতিশীলতা প্রদান করে।

​

• উচ্চ-তাপমাত্রা এবং উচ্চ-চাপ অ্যাপ্লিকেশন:SiC-এর দৃঢ়তা এটিকে মহাকাশ, স্বয়ংচালিত এবং সামরিক অ্যাপ্লিকেশন সহ চরম পরিবেশে ভাল পারফর্ম করতে দেয়, যেখানে উচ্চ তাপমাত্রা, উচ্চ চাপ এবং উচ্চ ক্ষমতা প্রচলিত।

​

• অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইস:SiC সাবস্ট্রেটগুলি অতিবেগুনী আলো ডিটেক্টর, লেজার এবং অন্যান্য অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসগুলিতে ব্যবহৃত হয় তাদের অতিবেগুনী আলোর প্রতি শক্তিশালী প্রতিক্রিয়ার কারণে, যা তাদের পরিবেশগত পর্যবেক্ষণ, সামরিক এবং চিকিৎসা অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

​

• বৈদ্যুতিক যানবাহন (EVs) এবং নতুন শক্তি যানবাহন:বৈদ্যুতিক যানবাহনের বৃদ্ধি অব্যাহত থাকায়, উচ্চ-বিশুদ্ধতা সম্পন্ন অর্ধ-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটগুলি ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম, পাওয়ার রূপান্তর সিস্টেম এবং স্বয়ংচালিত শিল্পের অন্যান্য উচ্চ-ক্ষমতা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

সুবিধা

• উচ্চ দক্ষতা এবং কম ক্ষতি:উচ্চ-বিশুদ্ধতা সম্পন্ন অর্ধ-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটগুলি কম পরিবাহী ক্ষতি এবং উচ্চ কারেন্ট হ্যান্ডলিং ক্ষমতা প্রদান করে, যা পাওয়ার ডিভাইসগুলির দক্ষতা উন্নত করে এবং শক্তি অপচয় হ্রাস করে, যা তাদের উচ্চ-ক্ষমতা অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আদর্শ করে তোলে।

• প্রশস্ত অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা:SiC ডিভাইসগুলি সিলিকন ডিভাইসগুলির তুলনায় উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশে কাজ করতে পারে, যা কঠোর অপারেটিং পরিস্থিতিতে স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা বজায় রাখার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

• স্থায়িত্ব এবং নির্ভরযোগ্যতা:SiC সাবস্ট্রেটগুলি উচ্চ তাপমাত্রা, ক্ষয় এবং পরিধানের জন্য অত্যন্ত প্রতিরোধী, যা তাদের ব্যবহার করে এমন ডিভাইসগুলির দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা এবং নির্ভরযোগ্যতায় অবদান রাখে। এটি তাদের মিশন-সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে বিশেষভাবে মূল্যবান করে তোলে যেখানে ব্যর্থতা কোনো বিকল্প নয়।

উৎপাদন প্রক্রিয়া

• ক্রিস্টাল গ্রোথ:উচ্চ-বিশুদ্ধতা সম্পন্ন অর্ধ-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটগুলি রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD)বা ভৌত বাষ্প পরিবহন (PVT)এর মতো পদ্ধতি ব্যবহার করে তৈরি করা হয়, যা পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলির কঠোর প্রয়োজনীয়তা মেটাতে ন্যূনতম ত্রুটি সহ উচ্চ-মানের ক্রিস্টাল নিশ্চিত করে।

• ডোপিং নিয়ন্ত্রণ:ডোপিং কৌশল (যেমন, অ্যালুমিনিয়াম বা নাইট্রোজেন ডোপিং) পছন্দসই অর্ধ-পরিবাহী বৈশিষ্ট্য অর্জনের জন্য সাবধানে নিয়ন্ত্রণ করা হয়, প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের সুনির্দিষ্ট সমন্বয় সহ। এই প্রক্রিয়াকরণের জন্য উন্নত প্রযুক্তি এবং কঠোর প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজন যা সর্বোত্তম সাবস্ট্রেট কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করে।

• সারফেস ট্রিটমেন্ট:বৃদ্ধির পরে, SiC সাবস্ট্রেটগুলি ত্রুটি দূর করতে এবং সারফেস চার্জের ঘনত্ব কমাতে কঠোর সারফেস পলিশিং এবং ক্লিনিং-এর মধ্য দিয়ে যায়, যা চূড়ান্ত ডিভাইসের কর্মক্ষমতা এবং নির্ভরযোগ্যতা বাড়ায়।

বাজারের চিত্র

বৈদ্যুতিক যানবাহন, স্মার্ট গ্রিড, পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি (যেমন সৌর এবং বায়ু শক্তি), এবং উচ্চ-দক্ষতা সম্পন্ন পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সের ক্রমবর্ধমান গ্রহণের কারণে উচ্চ-বিশুদ্ধতা সম্পন্ন অর্ধ-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটগুলির চাহিদা ক্রমাগত বাড়ছে। যেহেতু SiC সাবস্ট্রেট উত্পাদন কৌশলগুলি উন্নত হচ্ছে এবং পাওয়ার-দক্ষ ডিভাইসগুলির চাহিদা বাড়ছে, তাই SiC সাবস্ট্রেট বাজার উল্লেখযোগ্যভাবে প্রসারিত হবে বলে আশা করা হচ্ছে। ভবিষ্যতে, SiC সাবস্ট্রেটগুলি পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স এবং সম্পর্কিত প্রযুক্তিগুলিতে আরও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠবে।

চ্যালেঞ্জ এবং ভবিষ্যৎ উন্নয়ন

• খরচ নিয়ন্ত্রণ:SiC সাবস্ট্রেটগুলির উৎপাদন খরচ তুলনামূলকভাবে বেশি থাকে, বিশেষ করে বৃহৎ-ব্যাসের সাবস্ট্রেটগুলির জন্য। খরচ কমাতে এবং SiC-ভিত্তিক ডিভাইসগুলির অ্যাক্সেসযোগ্যতা বাড়ানোর জন্য উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলির চলমান অপটিমাইজেশন অপরিহার্য হবে।

• মাপযোগ্যতা:যদিও SiC সাবস্ট্রেটগুলি ইতিমধ্যেই অনেক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হচ্ছে, বিশ্বব্যাপী চাহিদা মেটাতে উৎপাদন বৃদ্ধি করা, বিশেষ করে বৃহত্তর সাবস্ট্রেটগুলির জন্য, একটি চ্যালেঞ্জ হিসাবে রয়ে গেছে। সাবস্ট্রেট গ্রোথ টেকনিক এবং উৎপাদন পদ্ধতিতে ক্রমাগত অগ্রগতি এটি মোকাবিলায় গুরুত্বপূর্ণ হবে।

• প্রযুক্তিগত অগ্রগতি:যেহেতু SiC প্রযুক্তিগুলি পরিপক্ক হচ্ছে, সাবস্ট্রেটের গুণমান, ফলন হার এবং ডিভাইসের কর্মক্ষমতার উন্নতি হবে। নতুন উন্নয়নগুলি অতিরিক্ত শিল্প এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে SiC সাবস্ট্রেটগুলির ব্যবহার প্রসারিত করবে, যা তাদের বাজার গ্রহণকে আরও বাড়িয়ে তুলবে।