1.सिलिकॉन कार्बाइड का परिचय

सिलिकॉन कार्बाइड, सिलिकॉन और कार्बन का एक सिंथेटिक यौगिक है, जो उन्नत विनिर्माण में एक क्रांतिकारी सामग्री के रूप में उभरा है। एडवर्ड एचेसन द्वारा 1891 में पहली बार संश्लेषित, सिलिकॉन कार्बाइड असाधारण थर्मल, इलेक्ट्रिकल और मैकेनिकल गुणों को जोड़ता है, जो इसे पावर इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर एयरोस्पेस तक के उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों में अपरिहार्य बनाता है।

2. सिलिकॉन कार्बाइड के प्रमुख गुण

2.1 संरचनात्मक और भौतिक विशेषताएं

क्रिस्टल संरचना: 250 से अधिक पॉलीटाइप्स में मौजूद है (जैसे, 3C-सिक, 4H-सिक, 6H-सिक), जिसमें 4H-सिक अर्धचालक अनुप्रयोगों में प्रमुख है।

कठोरता: मोहस पैमाने पर 9.5 की रेटिंग, हीरे के बाद दूसरे स्थान पर।

तापीय चालकता: 120-200 W/m·K, ऊष्मा अपव्यय में तांबे से बेहतर प्रदर्शन।

गलनांक: ~2,700°C, चरम वातावरण के लिए उपयुक्त।

2.2 विद्युत गुण

वाइड बैंडगैप: 3.26 ईवी (4H-सिक) बनाम सिलिकॉन के लिए 1.12 ईवी, जो उच्च-वोल्टेज और उच्च-तापमान संचालन को सक्षम बनाता है।

ब्रेकडाउन फील्ड: सिलिकॉन की तुलना में 10 गुना अधिक, ऊर्जा हानि को कम करता है।

2.3 रासायनिक स्थिरता

1,600°C तक ऑक्सीकरण, अम्ल और क्षार का प्रतिरोध करता है।

3. उद्योगों में सिलिकॉन कार्बाइड के अनुप्रयोग

उद्योग उपयोग के मामले:

अर्धचालक‌ पावर डिवाइस (एमओएसएफईटी, शॉटकी डायोड), 5G/आरएफ घटक 

ऑटोमोटिव ईवी इन्वर्टर: ऑनबोर्ड चार्जर (उदाहरण के लिए, टेस्ला मॉडल 3 सिक ट्रैक्शन इन्वर्टर) 

ऊर्जा सौर इन्वर्टर: पवन टरबाइन कन्वर्टर्स, परमाणु रिएक्टर सेंसर 

एयरोस्पेस सैटेलाइट घटक: जेट इंजन थर्मल कोटिंग्स 

औद्योगिक काटने के उपकरण: अपघर्षक, आग रोक अस्तर 

4.प्रसंस्करण तकनीक और चुनौतियाँ

4.1 प्रमुख विनिर्माण चरण

क्रिस्टल ग्रोथ: थोक क्रिस्टल के लिए उर्ध्वपातन (पीवीटी)।

एपीटैक्सियल परतों के लिए सी.वी.डी.

वेफर प्रसंस्करण: डायमंड वायर स्लाइसिंग, केमो-मैकेनिकल पॉलिशिंग।

डिवाइस निर्माण: आयन प्रत्यारोपण, सूखी नक़्क़ाशी।

4.2 तकनीकी बाधाएँ

वेफर बो: 150 मिमी वेफर्स के लिए <50 μm वक्रता आवश्यक है।

उपज दरें: 200 मिमी सिक एपिटैक्सियल परतों के लिए ~ 60% (Q1 2025 उद्योग औसत)।

5. सिक प्रौद्योगिकी में भविष्य के रुझान (2025-2030 आउटलुक)

8-इंच वेफर अपनाना: 2028 तक डिवाइस की लागत में 35% की कमी आने का अनुमान है।

क्वांटम अनुप्रयोग: कमरे के तापमान क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए सिक रिक्तियां।

वैश्विक क्षमता विस्तार: चीन का सिक उत्पादन 2027 तक 40% बाजार हिस्सेदारी तक पहुंच जाएगा।

6. निष्कर्ष

सिलिकॉन कार्बाइड के अनूठे गुण इसे संधारणीय प्रौद्योगिकियों के लिए आधारशिला सामग्री के रूप में स्थापित करते हैं। उच्च शुद्धता और पारंपरिक सिक के बीच अंतर को समझना - और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स बनाम औद्योगिक प्रणालियों में उनकी संबंधित भूमिकाएँ - डिजाइन और विनिर्माण रणनीतियों को अनुकूलित करने के लिए महत्वपूर्ण है। जैसे-जैसे उद्योग 8-इंच वेफ़र्स और नए अनुप्रयोगों की ओर आगे बढ़ता है, निरंतर सीखना और प्रक्रिया नवाचार आवश्यक रहेगा।