ในการผลิตครึ่งตัวนําและออตติกความแม่นยํา การเลือกวัสดุพื้นฐานมีความสําคัญในการบรรลุผลงานของอุปกรณ์ที่สูงและความน่าเชื่อถือของกระบวนการใน หมู่ วัสดุ ที่ ใช้ มาก ที่สุด คือ ราก ซาฟิร (Al2O3), คาร์บิดซิลิคอน (SiO2) และซิลิคอนคาร์บิด (SiC) ทั้งสามมีข้อดีที่แตกต่างกันอย่างมากในด้านความร้อน,ส่งผลต่อความเหมาะสมของพวกมันสําหรับการใช้งานที่แตกต่างกันบทความนี้ให้การเปรียบเทียบฐานหลักฐานเพื่อนําทางการเลือกวัสดุสําหรับกระบวนการครึ่งตัวนํา
| อสังหาริมทรัพย์ | ซาฟฟายร์ (Al2O3) | ควาร์ทซ์ (SiO2) | SiC (ซิลิคอนคาร์ไบด์) |
|---|---|---|---|
| ความแข็งแรงของโมห์ | 9 | 7 | 9 ละ 95 |
| โมดูลัสของยอง (GPa) | 345 | 73 | 410 ₹470 |
| ความแข็งแรงต่อการแตก (MPa·m1·2) | 2?? 3 | 0.7 | 3?? 4 |
| ความทนทานต่อการกระแทกทางความร้อน | กลาง | ต่ํา | สูง |
การวิเคราะห์:
Sapphire และ SiC เป็นวัสดุที่แข็งแรงอย่างมาก ทําให้มันทนทานต่อการสวมใส่และรอยขีดข่วน ซึ่งเป็นสิ่งสําคัญสําหรับการจัดการระหว่างการแปรรูปแผ่นจํากัดการใช้ในสภาพแวดล้อมความเครียดสูง.
| อสังหาริมทรัพย์ | สะพิมพ์ | ควาร์ทซ์ | SiC |
|---|---|---|---|
| ความสามารถในการนําความร้อน (W/m·K) | 35?? 40 | 1.4 | 300 ₹490 |
| สัมพันธ์การขยายความร้อน (10−6/K) | 5?? 8 | 0.5 | 4?? 5 |
| อุณหภูมิการทํางานสูงสุด | ~2000°C | ~ 1200 °C | ~1600°C (SiC bulk) สูงกว่าสําหรับซินเตอร์ |
การวิเคราะห์:
SiC เกินทั้ง sapphire และ quartz ในการนําความร้อน ทําให้การระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพในแอพลิเคชั่นอิเล็กทรอนิกส์พลังงานสูงทําให้มันเหมาะสําหรับอุปกรณ์ประกอบความละอองหรืออุปกรณ์ที่ใช้ความร้อนต่ํา แต่ไม่เหมาะสําหรับอุปกรณ์ที่มีพลังงานสูงSapphire สมดุลความมั่นคงทางความร้อน และความสามารถในการนําความร้อนที่ปานกลาง ซึ่งใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์ LED และ RF
| วัสดุ | ความทนทานต่อสารเคมี | ความรู้สึกต่อความชื้น | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|
| สะพิมพ์ | ดีเยี่ยม (ทนต่อกรด ฐาน) | ต่ํา | สับสราท LEDหน้าต่างแสง, อุปกรณ์แม่นยําสูง |
| ควาร์ทซ์ | ดีเยี่ยม (ทนทานกับสารเคมีส่วนใหญ่) | กลาง (น้ําอ่อน) | เครื่องทําไมโครฟาบริเคชั่น หน้ากากถ่ายภาพ ลิโตกราฟี เส้นใยออฟติก |
| SiC | ดีเยี่ยม (ความอ่อนแอทางเคมีสูง) | ต่ํามาก | อิเล็กทรอนิกส์พลังงานสูง สภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรง |
การวิเคราะห์:
วัสดุทั้งสามมีความมั่นคงทางเคมีที่ดีมาก แต่ SiC เหมาะกับสภาพแวดล้อมที่คดหรือบดในขณะที่ sapphire และ SiC ยังคงคงคง.
| อสังหาริมทรัพย์ | สะพิมพ์ | ควาร์ทซ์ | SiC |
|---|---|---|---|
| ความโปร่งใสทางแสง | 150 nm 5 μm | 160 nm 3 μm | กระจายใน IR (36 μm) กระจายไม่กระจายในที่มองเห็น |
| ความแข็งแรงแบบดียิเลคทริก (kV/mm) | 400 ¢ 500 | 30 ¢ 50 | 250 ¢ 500 |
| ช่องแบนด์เกป (eV) | 9.9 | 8.9 | 2.3 ครับ3 |
การวิเคราะห์:
Sapphire และ quartz ใช้กันอย่างแพร่หลายสําหรับหน้าต่างทางออนไลน์ เนื่องจากความโปร่งใสในช่วงที่เห็นได้จากแสง UVSiC ช่องแดนกว้างและความแข็งแรงทางไฟฟ้าสูงทําให้มันเหมาะสมสําหรับอุปกรณ์ครึ่งนําไฟฟ้าความดันสูงและอุณหภูมิสูงเช่น อิเล็กทรอนิกส์พลังงาน และเครื่องขยาย RF
| วัสดุ | ค่าใช้จ่าย | ความสามารถในการปรับขนาด | ความสามารถในการแปรร ป |
|---|---|---|---|
| สะพิมพ์ | สูง | กลาง | ยาก (ต้องการเครื่องมือเพชร) |
| ควาร์ทซ์ | ต่ํา | สูง | ง่าย (สามารถถูกฉลากแบบน้ํา หรือตัดด้วยเลเซอร์) |
| SiC | สูง | กลาง | ยากมาก (ยากมาก, แดง) |
การวิเคราะห์:
ควาร์ทซ์เป็นวัสดุที่ประหยัดและง่ายที่สุดในการแปรรูป ทําให้มันเป็นที่นิยมสําหรับส่วนประกอบออปติกขนาดห้องปฏิบัติการหรือราคาถูกแต่มันให้ผลงานทางกลและทางความร้อนที่ดีกว่า, สําคัญสําหรับการใช้งานครึ่งประสาทที่ต้องการ
การ เลือก ระหว่าง ซาฟิร, ควาร์ทซ์, และ SiC ต้อง พิจารณา อย่าง ละเอียด ถึง ปัจจัย ทาง เครื่องจักรกล, ความร้อน, เคมี, จุลภาพ และ ค่าใช้จ่าย:
สะพิมพ์มีความสมดุลของความแข็งแรง ความมั่นคงทางความร้อน และความโปร่งใสทางแสง ทําให้มันเหมาะสําหรับ LED, หน้าต่างทางแสง และบางชิ้นของเครื่องอิเล็กทรอนิกส์
ควาร์ทซ์มีประสิทธิภาพในเรื่องค่าใช้จ่าย, การแปรรูปง่าย, และความทนทานต่อสารเคมี เหมาะสําหรับอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ, หน้ากากถ่ายภาพและการใช้งานพลังงานต่ํา
SiCส่งผลให้มีความสามารถในการนําไฟได้อย่างดีเยี่ยม ความแข็งแรงและความมั่นคงทางเคมี ซึ่งเป็นสิ่งจําเป็นสําหรับอิเล็กทรอนิกส์ที่มีพลังงานสูง สภาพแวดล้อมที่ยากลําบาก และการใช้งานที่ต้องการความทนทานสูง
สําหรับวิศวกรครึ่งประสาทและนักวิทยาศาสตร์วัสดุ การเปรียบเทียบที่พึ่งพาการพิสูจน์นี้สนับสนุนการคัดเลือกวัสดุที่มีเหตุผล โดยการรับประกันผลงานของอุปกรณ์ที่ดีที่สุดและความน่าเชื่อถือของกระบวนการ
ในการผลิตครึ่งตัวนําและออตติกความแม่นยํา การเลือกวัสดุพื้นฐานมีความสําคัญในการบรรลุผลงานของอุปกรณ์ที่สูงและความน่าเชื่อถือของกระบวนการใน หมู่ วัสดุ ที่ ใช้ มาก ที่สุด คือ ราก ซาฟิร (Al2O3), คาร์บิดซิลิคอน (SiO2) และซิลิคอนคาร์บิด (SiC) ทั้งสามมีข้อดีที่แตกต่างกันอย่างมากในด้านความร้อน,ส่งผลต่อความเหมาะสมของพวกมันสําหรับการใช้งานที่แตกต่างกันบทความนี้ให้การเปรียบเทียบฐานหลักฐานเพื่อนําทางการเลือกวัสดุสําหรับกระบวนการครึ่งตัวนํา
| อสังหาริมทรัพย์ | ซาฟฟายร์ (Al2O3) | ควาร์ทซ์ (SiO2) | SiC (ซิลิคอนคาร์ไบด์) |
|---|---|---|---|
| ความแข็งแรงของโมห์ | 9 | 7 | 9 ละ 95 |
| โมดูลัสของยอง (GPa) | 345 | 73 | 410 ₹470 |
| ความแข็งแรงต่อการแตก (MPa·m1·2) | 2?? 3 | 0.7 | 3?? 4 |
| ความทนทานต่อการกระแทกทางความร้อน | กลาง | ต่ํา | สูง |
การวิเคราะห์:
Sapphire และ SiC เป็นวัสดุที่แข็งแรงอย่างมาก ทําให้มันทนทานต่อการสวมใส่และรอยขีดข่วน ซึ่งเป็นสิ่งสําคัญสําหรับการจัดการระหว่างการแปรรูปแผ่นจํากัดการใช้ในสภาพแวดล้อมความเครียดสูง.
| อสังหาริมทรัพย์ | สะพิมพ์ | ควาร์ทซ์ | SiC |
|---|---|---|---|
| ความสามารถในการนําความร้อน (W/m·K) | 35?? 40 | 1.4 | 300 ₹490 |
| สัมพันธ์การขยายความร้อน (10−6/K) | 5?? 8 | 0.5 | 4?? 5 |
| อุณหภูมิการทํางานสูงสุด | ~2000°C | ~ 1200 °C | ~1600°C (SiC bulk) สูงกว่าสําหรับซินเตอร์ |
การวิเคราะห์:
SiC เกินทั้ง sapphire และ quartz ในการนําความร้อน ทําให้การระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพในแอพลิเคชั่นอิเล็กทรอนิกส์พลังงานสูงทําให้มันเหมาะสําหรับอุปกรณ์ประกอบความละอองหรืออุปกรณ์ที่ใช้ความร้อนต่ํา แต่ไม่เหมาะสําหรับอุปกรณ์ที่มีพลังงานสูงSapphire สมดุลความมั่นคงทางความร้อน และความสามารถในการนําความร้อนที่ปานกลาง ซึ่งใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์ LED และ RF
| วัสดุ | ความทนทานต่อสารเคมี | ความรู้สึกต่อความชื้น | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|
| สะพิมพ์ | ดีเยี่ยม (ทนต่อกรด ฐาน) | ต่ํา | สับสราท LEDหน้าต่างแสง, อุปกรณ์แม่นยําสูง |
| ควาร์ทซ์ | ดีเยี่ยม (ทนทานกับสารเคมีส่วนใหญ่) | กลาง (น้ําอ่อน) | เครื่องทําไมโครฟาบริเคชั่น หน้ากากถ่ายภาพ ลิโตกราฟี เส้นใยออฟติก |
| SiC | ดีเยี่ยม (ความอ่อนแอทางเคมีสูง) | ต่ํามาก | อิเล็กทรอนิกส์พลังงานสูง สภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรง |
การวิเคราะห์:
วัสดุทั้งสามมีความมั่นคงทางเคมีที่ดีมาก แต่ SiC เหมาะกับสภาพแวดล้อมที่คดหรือบดในขณะที่ sapphire และ SiC ยังคงคงคง.
| อสังหาริมทรัพย์ | สะพิมพ์ | ควาร์ทซ์ | SiC |
|---|---|---|---|
| ความโปร่งใสทางแสง | 150 nm 5 μm | 160 nm 3 μm | กระจายใน IR (36 μm) กระจายไม่กระจายในที่มองเห็น |
| ความแข็งแรงแบบดียิเลคทริก (kV/mm) | 400 ¢ 500 | 30 ¢ 50 | 250 ¢ 500 |
| ช่องแบนด์เกป (eV) | 9.9 | 8.9 | 2.3 ครับ3 |
การวิเคราะห์:
Sapphire และ quartz ใช้กันอย่างแพร่หลายสําหรับหน้าต่างทางออนไลน์ เนื่องจากความโปร่งใสในช่วงที่เห็นได้จากแสง UVSiC ช่องแดนกว้างและความแข็งแรงทางไฟฟ้าสูงทําให้มันเหมาะสมสําหรับอุปกรณ์ครึ่งนําไฟฟ้าความดันสูงและอุณหภูมิสูงเช่น อิเล็กทรอนิกส์พลังงาน และเครื่องขยาย RF
| วัสดุ | ค่าใช้จ่าย | ความสามารถในการปรับขนาด | ความสามารถในการแปรร ป |
|---|---|---|---|
| สะพิมพ์ | สูง | กลาง | ยาก (ต้องการเครื่องมือเพชร) |
| ควาร์ทซ์ | ต่ํา | สูง | ง่าย (สามารถถูกฉลากแบบน้ํา หรือตัดด้วยเลเซอร์) |
| SiC | สูง | กลาง | ยากมาก (ยากมาก, แดง) |
การวิเคราะห์:
ควาร์ทซ์เป็นวัสดุที่ประหยัดและง่ายที่สุดในการแปรรูป ทําให้มันเป็นที่นิยมสําหรับส่วนประกอบออปติกขนาดห้องปฏิบัติการหรือราคาถูกแต่มันให้ผลงานทางกลและทางความร้อนที่ดีกว่า, สําคัญสําหรับการใช้งานครึ่งประสาทที่ต้องการ
การ เลือก ระหว่าง ซาฟิร, ควาร์ทซ์, และ SiC ต้อง พิจารณา อย่าง ละเอียด ถึง ปัจจัย ทาง เครื่องจักรกล, ความร้อน, เคมี, จุลภาพ และ ค่าใช้จ่าย:
สะพิมพ์มีความสมดุลของความแข็งแรง ความมั่นคงทางความร้อน และความโปร่งใสทางแสง ทําให้มันเหมาะสําหรับ LED, หน้าต่างทางแสง และบางชิ้นของเครื่องอิเล็กทรอนิกส์
ควาร์ทซ์มีประสิทธิภาพในเรื่องค่าใช้จ่าย, การแปรรูปง่าย, และความทนทานต่อสารเคมี เหมาะสําหรับอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ, หน้ากากถ่ายภาพและการใช้งานพลังงานต่ํา
SiCส่งผลให้มีความสามารถในการนําไฟได้อย่างดีเยี่ยม ความแข็งแรงและความมั่นคงทางเคมี ซึ่งเป็นสิ่งจําเป็นสําหรับอิเล็กทรอนิกส์ที่มีพลังงานสูง สภาพแวดล้อมที่ยากลําบาก และการใช้งานที่ต้องการความทนทานสูง
สําหรับวิศวกรครึ่งประสาทและนักวิทยาศาสตร์วัสดุ การเปรียบเทียบที่พึ่งพาการพิสูจน์นี้สนับสนุนการคัดเลือกวัสดุที่มีเหตุผล โดยการรับประกันผลงานของอุปกรณ์ที่ดีที่สุดและความน่าเชื่อถือของกระบวนการ
