3 इंच उच्च शुद्धता (अनडोप्ड) सिलिकॉन कार्बाइड वेफर्स सेमी-इंसुलेटिंग सिक सबस्ट्रेट्स (एचपीएसएल)
गुण
1. भौतिक और संरचनात्मक गुण
●सामग्री प्रकार: उच्च शुद्धता (अनडोप्ड) सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)
●व्यास: 3 इंच (76.2 मिमी)
●मोटाई: 0.33-0.5 मिमी, अनुप्रयोग आवश्यकताओं के आधार पर अनुकूलन योग्य।
●क्रिस्टल संरचना: हेक्सागोनल जाली के साथ 4H-SiC पॉलीटाइप, उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता और थर्मल स्थिरता के लिए जाना जाता है।
●अभिविन्यास:
oमानक: [0001] (सी-प्लेन), अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त।
वैकल्पिक: डिवाइस परतों की बढ़ी हुई एपिटैक्सियल वृद्धि के लिए ऑफ-एक्सिस (4° या 8° झुकाव)।
●समतलता: कुल मोटाई भिन्नता (टीटीवी) ●सतह गुणवत्ता:
oकम-दोष घनत्व (<10/सेमी² माइक्रोपाइप घनत्व) तक पॉलिश किया गया। 2. विद्युत गुण ●प्रतिरोधकता: >109^99 Ω·सेमी, जानबूझकर डोपेंट के उन्मूलन द्वारा बनाए रखा जाता है।
●डाइइलेक्ट्रिक ताकत: न्यूनतम ढांकता हुआ नुकसान के साथ उच्च वोल्टेज सहनशक्ति, उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए आदर्श।
●थर्मल चालकता: 3.5-4.9 W/cm·K, जो उच्च-प्रदर्शन वाले उपकरणों में प्रभावी ताप अपव्यय को सक्षम बनाता है।
3. थर्मल और मैकेनिकल गुण
●वाइड बैंडगैप: 3.26 ईवी, उच्च वोल्टेज, उच्च तापमान और उच्च विकिरण स्थितियों के तहत सहायक संचालन।
●कठोरता: मोह्स स्केल 9, प्रसंस्करण के दौरान यांत्रिक घिसाव के खिलाफ मजबूती सुनिश्चित करता है।
●थर्मल विस्तार गुणांक: 4.2×10−6/K4.2 \times 10^{-6}/\text{K}4.2×10−6/K, तापमान भिन्नता के तहत आयामी स्थिरता सुनिश्चित करता है।
पैरामीटर | उत्पादन ग्रेड | अनुसंधान ग्रेड | डमी ग्रेड | इकाई |
श्रेणी | उत्पादन ग्रेड | अनुसंधान ग्रेड | डमी ग्रेड | |
व्यास | 76.2 ± 0.5 | 76.2 ± 0.5 | 76.2 ± 0.5 | mm |
मोटाई | 500 ± 25 | 500 ± 25 | 500 ± 25 | माइक्रोन |
वेफर ओरिएंटेशन | ऑन-अक्ष: <0001> ± 0.5° | ऑन-अक्ष: <0001> ± 2.0° | ऑन-अक्ष: <0001> ± 2.0° | डिग्री |
माइक्रोपाइप घनत्व (एमपीडी) | ≤ 1 | ≤5 | ≤ 10 | सेमी−2^-2−2 |
विद्युत प्रतिरोधकता | ≥ 1E10 | ≥ 1E5 | ≥ 1E5 | Ω·सेमी |
डोपेंट | पूर्ववत | पूर्ववत | पूर्ववत | |
प्राथमिक फ्लैट ओरिएंटेशन | {1-100} ± 5.0° | {1-100} ± 5.0° | {1-100} ± 5.0° | डिग्री |
प्राथमिक समतल लंबाई | 32.5 ± 3.0 | 32.5 ± 3.0 | 32.5 ± 3.0 | mm |
द्वितीयक समतल लंबाई | 18.0 ± 2.0 | 18.0 ± 2.0 | 18.0 ± 2.0 | mm |
माध्यमिक फ्लैट ओरिएंटेशन | प्राथमिक फ़्लैट से 90° CW ± 5.0° | प्राथमिक फ़्लैट से 90° CW ± 5.0° | प्राथमिक फ़्लैट से 90° CW ± 5.0° | डिग्री |
किनारा बहिष्करण | 3 | 3 | 3 | mm |
एलटीवी/टीटीवी/धनुष/ताना | 3/10/±30/40 | 3/10/±30/40 | 5/15/±40/45 | माइक्रोन |
सतह का खुरदरापन | सी-फेस: सीएमपी, सी-फेस: पॉलिश्ड | सी-फेस: सीएमपी, सी-फेस: पॉलिश्ड | सी-फेस: सीएमपी, सी-फेस: पॉलिश्ड | |
दरारें (उच्च तीव्रता वाली रोशनी) | कोई नहीं | कोई नहीं | कोई नहीं | |
हेक्स प्लेट्स (उच्च तीव्रता प्रकाश) | कोई नहीं | कोई नहीं | संचयी क्षेत्रफल 10% | % |
पॉलीटाइप क्षेत्र (उच्च तीव्रता प्रकाश) | संचयी क्षेत्रफल 5% | संचयी क्षेत्रफल 20% | संचयी क्षेत्रफल 30% | % |
खरोंचें (उच्च तीव्रता वाली रोशनी) | ≤ 5 खरोंचें, संचयी लंबाई ≤ 150 | ≤ 10 खरोंचें, संचयी लंबाई ≤ 200 | ≤ 10 खरोंचें, संचयी लंबाई ≤ 200 | mm |
एज चिपिंग | कोई नहीं ≥ 0.5 मिमी चौड़ाई/गहराई | 2 अनुमत ≤ 1 मिमी चौड़ाई/गहराई | 5 अनुमत ≤ 5 मिमी चौड़ाई/गहराई | mm |
सतह संदूषण | कोई नहीं | कोई नहीं | कोई नहीं |
अनुप्रयोग
1. पावर इलेक्ट्रॉनिक्स
HPSI SiC सबस्ट्रेट्स की विस्तृत बैंडगैप और उच्च तापीय चालकता उन्हें चरम स्थितियों में संचालित होने वाले बिजली उपकरणों के लिए आदर्श बनाती है, जैसे:
●हाई-वोल्टेज डिवाइस: कुशल बिजली रूपांतरण के लिए MOSFETs, IGBTs, और शोट्की बैरियर डायोड (SBDs) शामिल हैं।
●नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियाँ: जैसे सौर इनवर्टर और पवन टरबाइन नियंत्रक।
●इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी): दक्षता में सुधार और आकार को कम करने के लिए इनवर्टर, चार्जर और पावरट्रेन सिस्टम में उपयोग किया जाता है।
2. आरएफ और माइक्रोवेव अनुप्रयोग
एचपीएसआई वेफर्स की उच्च प्रतिरोधकता और कम ढांकता हुआ नुकसान रेडियो-फ़्रीक्वेंसी (आरएफ) और माइक्रोवेव सिस्टम के लिए आवश्यक हैं, जिनमें शामिल हैं:
●दूरसंचार अवसंरचना: 5जी नेटवर्क और उपग्रह संचार के लिए बेस स्टेशन।
●एयरोस्पेस और रक्षा: रडार सिस्टम, चरणबद्ध-सरणी एंटेना, और एवियोनिक्स घटक।
3. ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स
4H-SiC की पारदर्शिता और विस्तृत बैंडगैप ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में इसके उपयोग को सक्षम बनाता है, जैसे:
●यूवी फोटोडिटेक्टर: पर्यावरण निगरानी और चिकित्सा निदान के लिए।
●हाई-पावर एलईडी: सॉलिड-स्टेट प्रकाश प्रणालियों का समर्थन।
●लेजर डायोड: औद्योगिक और चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए।
4. अनुसंधान एवं विकास
उन्नत सामग्री गुणों और उपकरण निर्माण की खोज के लिए शैक्षणिक और औद्योगिक अनुसंधान एवं विकास प्रयोगशालाओं में HPSI SiC सबस्ट्रेट्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:
●एपिटैक्सियल परत वृद्धि: दोष में कमी और परत अनुकूलन पर अध्ययन।
●वाहक गतिशीलता अध्ययन: उच्च शुद्धता वाली सामग्रियों में इलेक्ट्रॉन और छिद्र परिवहन की जांच।
●प्रोटोटाइपिंग: नवीन उपकरणों और सर्किटों का प्रारंभिक विकास।
लाभ
बेहतर गुणवत्ता:
उच्च शुद्धता और कम दोष घनत्व उन्नत अनुप्रयोगों के लिए एक विश्वसनीय मंच प्रदान करते हैं।
तापीय स्थिरता:
उत्कृष्ट ताप अपव्यय गुण उपकरणों को उच्च शक्ति और तापमान स्थितियों के तहत कुशलतापूर्वक संचालित करने की अनुमति देते हैं।
व्यापक अनुकूलता:
उपलब्ध अभिविन्यास और कस्टम मोटाई विकल्प विभिन्न डिवाइस आवश्यकताओं के लिए अनुकूलनशीलता सुनिश्चित करते हैं।
स्थायित्व:
असाधारण कठोरता और संरचनात्मक स्थिरता प्रसंस्करण और संचालन के दौरान घिसाव और विरूपण को कम करती है।
बहुमुखी प्रतिभा:
नवीकरणीय ऊर्जा से लेकर एयरोस्पेस और दूरसंचार तक उद्योगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त।
निष्कर्ष
3-इंच उच्च शुद्धता वाला सेमी-इंसुलेटिंग सिलिकॉन कार्बाइड वेफर उच्च-शक्ति, उच्च-आवृत्ति और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए सब्सट्रेट प्रौद्योगिकी के शिखर का प्रतिनिधित्व करता है। उत्कृष्ट तापीय, विद्युत और यांत्रिक गुणों का इसका संयोजन चुनौतीपूर्ण वातावरण में विश्वसनीय प्रदर्शन सुनिश्चित करता है। पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और आरएफ सिस्टम से लेकर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और उन्नत आर एंड डी तक, ये एचपीएसआई सबस्ट्रेट्स कल के नवाचारों के लिए आधार प्रदान करते हैं।
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