Szczeliny pasmowe mierz\u0105 energi\u0119 wymagan\u0105 do przej\u015bcia elektron\u00f3w i dziur z ich odpowiednich pasm walencyjnych do pasm przewodzenia lub pasm przewodzenia. P\u00f3\u0142przewodniki z szerszymi przerwami pasmowymi, takie jak azotek galu (GaN) lub w\u0119glik krzemu (SiC), maj\u0105 znacznie wi\u0119ksze przerwy pasmowe ni\u017c standardowy krzem, dzi\u0119ki czemu materia\u0142y te nadaj\u0105 si\u0119 do zastosowa\u0144 o wysokim napi\u0119ciu\/cz\u0119stotliwo\u015bci.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu \u0142\u0105czy w sobie najlepsze cechy zar\u00f3wno p\u00f3\u0142przewodnik\u00f3w, jak i izolator\u00f3w, tworz\u0105c niezwykle wszechstronny budulec dla r\u00f3\u017cnych urz\u0105dze\u0144 elektronicznych. Jedn\u0105 z jego charakterystycznych cech jest szeroka przerwa pasmowa, umo\u017cliwiaj\u0105ca uzyskanie znacznie wy\u017cszych napi\u0119\u0107 i temperatur ni\u017c w przypadku tradycyjnych materia\u0142\u00f3w p\u00f3\u0142przewodnikowych, takich jak krzem. P\u00f3\u0142przewodniki szerokoprzerwowe mog\u0105 w nadchodz\u0105cych latach znacz\u0105co zmieni\u0107 zar\u00f3wno przemys\u0142 elektroniczny, jak i zasilaj\u0105cy.<\/p>\n
Szczelina pasmowa p\u00f3\u0142przewodnika odnosi si\u0119 do r\u00f3\u017cnicy energii mi\u0119dzy jego pasmami walencyjnymi i przewodzenia. Wraz ze wzrostem r\u00f3\u017cnicy energii, elektrony mog\u0105 \u0142atwiej przemieszcza\u0107 si\u0119 mi\u0119dzy tymi pasmami, aby \u0142atwiej przewodzi\u0107 pr\u0105d elektryczny. Tradycyjne p\u00f3\u0142przewodniki, takie jak krzem, maj\u0105 przerwy pasmowe mi\u0119dzy 1 a 1,5 eV, podczas gdy p\u00f3\u0142przewodniki o szerokim pa\u015bmie wzbronionym, takie jak azotek galu (GaN) i w\u0119glik krzemu (SiC), wykazuj\u0105 przerwy pasmowe mi\u0119dzy 2,3-3,3 eV.<\/p>\n
P\u00f3\u0142przewodniki szerokoprzerwowe maj\u0105 kilka zalet w por\u00f3wnaniu do swoich krzemowych odpowiednik\u00f3w, w tym zdolno\u015b\u0107 do wytrzymywania wy\u017cszych temperatur roboczych i napi\u0119\u0107 przebicia, dzi\u0119ki czemu nadaj\u0105 si\u0119 do stosowania w zasilaczach, gdzie mog\u0105 zmniejszy\u0107 straty energii, jednocze\u015bnie zwi\u0119kszaj\u0105c wydajno\u015b\u0107 i zmniejszaj\u0105c straty wydajno\u015bci. Co wi\u0119cej, p\u00f3\u0142przewodniki o szerokim pa\u015bmie przenoszenia charakteryzuj\u0105 si\u0119 wysok\u0105 przewodno\u015bci\u0105 ciepln\u0105, co pozwala na szybsze rozpraszanie ciep\u0142a generowanego przez urz\u0105dzenia.<\/p>\n
P\u00f3\u0142przewodniki o szerokim pa\u015bmie przenoszenia oferuj\u0105 doskona\u0142e w\u0142a\u015bciwo\u015bci optoelektroniczne i mo\u017cna je \u0142atwo dostroi\u0107, dzi\u0119ki czemu nadaj\u0105 si\u0119 do stosowania w diodach elektroluminescencyjnych (LED), kt\u00f3re wytwarzaj\u0105 szerokie spektrum widzialnych d\u0142ugo\u015bci fal, wytwarzaj\u0105c wi\u0119cej \u015bwiat\u0142a na wat i zmniejszaj\u0105c zu\u017cycie energii oraz wp\u0142yw na \u015brodowisko.<\/p>\n
Szeroka przerwa pasmowa w\u0119glika krzemu zapewnia wystarczaj\u0105c\u0105 ilo\u015b\u0107 energii dla elektron\u00f3w do przemieszczania si\u0119 przez jego struktur\u0119 p\u00f3\u0142przewodnikow\u0105, umo\u017cliwiaj\u0105c mu prac\u0119 w wy\u017cszych temperaturach, napi\u0119ciach i cz\u0119stotliwo\u015bciach ni\u017c urz\u0105dzenia wytwarzane przy u\u017cyciu innych materia\u0142\u00f3w p\u00f3\u0142przewodnikowych, takich jak arsenek galu lub standardowy krzem. Co wi\u0119cej, jego wysokie nat\u0119\u017cenie pola elektrycznego pozwala na mniejsze rozmiary urz\u0105dzenia i wi\u0119ksz\u0105 szybko\u015b\u0107 prze\u0142\u0105czania.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu wyr\u00f3\u017cnia si\u0119 w\u015br\u00f3d swoich odpowiednik\u00f3w silnym pasmem wzbronionym i wytrzyma\u0142o\u015bci\u0105 na przebicie, ale tak\u017ce wysok\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105 szczytow\u0105 nasyconych elektron\u00f3w, kt\u00f3ra zmniejsza pr\u0105d up\u0142ywu urz\u0105dzenia, jednocze\u015bnie poprawiaj\u0105c wydajno\u015b\u0107 urz\u0105dze\u0144 elektronicznych.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu oferuje znacz\u0105ce zalety w zakresie odporno\u015bci w por\u00f3wnaniu z innymi materia\u0142ami p\u00f3\u0142przewodnikowymi, umo\u017cliwiaj\u0105c monta\u017c urz\u0105dze\u0144 na mniejszych pod\u0142o\u017cach w celu zaoszcz\u0119dzenia zar\u00f3wno miejsca, jak i wagi. Co wi\u0119cej, jego doskona\u0142a przewodno\u015b\u0107 cieplna umo\u017cliwia szybkie odprowadzanie ciep\u0142a z p\u00f3\u0142przewodnika, a ta cecha sprawia, \u017ce w\u0119glik krzemu jest szczeg\u00f3lnie odpowiedni do zastosowa\u0144 wymagaj\u0105cych du\u017cej mocy.<\/p>\n
Wysokie pole przebicia w\u0119glika krzemu wynika z jego szerszej przerwy pasmowej wymagaj\u0105cej wi\u0119kszego pola elektrycznego do generowania no\u015bnik\u00f3w przez uderzenie, co prowadzi do wy\u017cszej pr\u0119dko\u015bci elektron\u00f3w nasycenia, a tym samym wi\u0119kszej pr\u0119dko\u015bci elektron\u00f3w nasycenia; w rezultacie napi\u0119cie wytrzymywane w\u0119glika krzemu jest oko\u0142o pi\u0119\u0107 razy wy\u017csze ni\u017c standardowego krzemu.<\/p>\n
Dwuw\u0119glowy w\u0119glik krzemu (powszechnie okre\u015blany jako SixCy) oferuje wiele przestrajalnych w\u0142a\u015bciwo\u015bci, w tym bezpo\u015brednie pasmo wzbronione i w\u0142a\u015bciwo\u015bci absorpcji optycznej. Aby dostroi\u0107 jego struktur\u0119 pasmow\u0105, wystarczy zmieni\u0107 jego sk\u0142ad w oparciu o sk\u0142ad Si\/C, odkszta\u0142cenia mechaniczne i defekty obecne w sk\u0142adzie materia\u0142u.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu wyr\u00f3\u017cnia si\u0119 w\u015br\u00f3d materia\u0142\u00f3w wysokotemperaturowych ze wzgl\u0119du na swoje doskona\u0142e w\u0142a\u015bciwo\u015bci termiczne i elektryczne, co czyni go doskona\u0142ym wyborem. Pracuj\u0105c w temperaturach od 1700 do 1800 stopni Celsjusza, w\u0119glik krzemu wykazuje doskona\u0142\u0105 odporno\u015b\u0107 na promieniowanie i korozj\u0119 chemiczn\u0105, a tak\u017ce oferuje wysok\u0105 g\u0119sto\u015b\u0107 mocy i szybko\u015b\u0107 prze\u0142\u0105czania, obs\u0142uguj\u0105c wiele element\u00f3w obwodu w jednym pakiecie.<\/p>\n
Krzem jest powszechnie uwa\u017cany za najlepszy materia\u0142 p\u00f3\u0142przewodnikowy do zastosowa\u0144 elektronicznych, ale jego ograniczenia zaczynaj\u0105 by\u0107 widoczne, szczeg\u00f3lnie w zastosowaniach wymagaj\u0105cych du\u017cej mocy. Ze wzgl\u0119du na nisk\u0105 przerw\u0119 pasmow\u0105 wynosz\u0105c\u0105 zaledwie 1,2eV, krzem wymaga wi\u0119cej energii do przewodzenia w por\u00f3wnaniu z innymi materia\u0142ami; z drugiej strony w\u0119glik krzemu ma znacznie wi\u0119ksz\u0105 przerw\u0119 pasmow\u0105 wynosz\u0105c\u0105 3,26eV, co pozwala mu obs\u0142ugiwa\u0107 prawie dziesi\u0119ciokrotnie wi\u0119cej p\u00f3l elektrycznych ni\u017c jego krzemowy odpowiednik.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu mo\u017ce pochwali\u0107 si\u0119 doskona\u0142\u0105 przewodno\u015bci\u0105 ciepln\u0105 ze wzgl\u0119du na swoj\u0105 unikaln\u0105 struktur\u0119 atomow\u0105: podczas gdy krzem luzem ma wi\u0105zania tetragonalne sp3, jednowarstwowe warstwy SiC maj\u0105 p\u0142askie wi\u0105zania sp2, a zatem maj\u0105 mniejsze odleg\u0142o\u015bci mi\u0119dzy warstwami ni\u017c krzem luzem, co u\u0142atwia migracj\u0119 elektron\u00f3w z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa.<\/p>\n
Du\u017ca przerwa pasmowa w\u0119glika krzemu oraz tolerancja na temperatur\u0119 i napi\u0119cie sprawiaj\u0105, \u017ce jest to doskona\u0142y materia\u0142 na p\u00f3\u0142przewodnikowe urz\u0105dzenia mocy.<\/p>\n
Przewodno\u015b\u0107 cieplna SiC r\u00f3wnie\u017c wzrasta wraz z liczb\u0105 warstw ze wzgl\u0119du na przej\u015bcie z bezpo\u015bredniej przerwy pasmowej do struktury po\u015bredniej przerwy pasmowej, podobnie jak w przypadku MoS2 i innych TMD; jednak do niedawna zg\u0142aszano tylko jednowarstwowe 3C-SiC o wysokiej przewodno\u015bci cieplnej na poziomie teoretycznym.<\/p>\n
Naukowcy z Osaka Metropolitan University Graduate School of Engineering przeszli do historii, z powodzeniem tworz\u0105c wolnostoj\u0105ce kryszta\u0142y 3C-SiC i cienkie warstwy SiC na pod\u0142o\u017cach Si o wysokiej przewodno\u015bci cieplnej na poziomie teoretycznym. Wykorzystuj\u0105c r\u00f3\u017cne techniki analizy na poziomie atomowym, zidentyfikowali ukryte powi\u0105zania mi\u0119dzy czynnikami wp\u0142ywaj\u0105cymi na przewodno\u015b\u0107 ciepln\u0105 LPS-SiC.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu (SiC) jest wyj\u0105tkowo trwa\u0142ym materia\u0142em w warunkach otoczenia. Jako p\u00f3\u0142przewodnik ogniotrwa\u0142y sk\u0142ada si\u0119 z tetraedr\u00f3w Si4C u\u0142o\u017conych w sze\u015bcienne, sze\u015bciok\u0105tne lub romboedryczne struktury krystaliczne w zale\u017cno\u015bci od sekwencji uk\u0142adania. SiC jest jednym z najbardziej stabilnych termodynamicznie znanych materia\u0142\u00f3w krystalicznych, kt\u00f3ry ulega znacznemu odkszta\u0142ceniu tylko pod ekstremalnie wysokim ci\u015bnieniem ze wzgl\u0119du na atomy w\u0119gla utrzymuj\u0105ce swoje orbitale sprz\u0119\u017cone p i utrzymuj\u0105ce struktur\u0119 wi\u0105zania sp2 w swoich strukturach krystalicznych.<\/p>\n
SiC jest nadal jednym z trudniejszych materia\u0142\u00f3w do syntezy i przeprowadzono wiele bada\u0144 nad jego w\u0142a\u015bciwo\u015bciami mechanicznymi w r\u00f3\u017cnych warunkach. Uk\u0142ad atom\u00f3w determinuje wytrzyma\u0142o\u015b\u0107; jednowarstwowy SiC jest jego najsilniejsz\u0105 form\u0105. Niestety jego krucho\u015b\u0107 sprawia, \u017ce jest to jeden z trudniejszych do eksfoliacji materia\u0142\u00f3w dwuwymiarowych.<\/p>\n
SiC 2D mo\u017ce pochwali\u0107 si\u0119 niezwyk\u0142ymi nieliniowymi w\u0142a\u015bciwo\u015bciami optycznymi ze wzgl\u0119du na swoj\u0105 unikaln\u0105 struktur\u0119 atomow\u0105. Badania wykaza\u0142y solidne widmo generowania drugiej harmonicznej - niezb\u0119dne w nanoskalowych nieliniowych urz\u0105dzeniach do konwersji cz\u0119stotliwo\u015bci - prawdopodobnie spowodowane ekscytonicznymi interakcjami mi\u0119dzy atomami krzemu i w\u0119gla w jego cz\u0105steczkach.<\/p>\n
SiC 2D wyr\u00f3\u017cnia si\u0119 jako atrakcyjny materia\u0142 do zastosowa\u0144 optoelektronicznych, takich jak diody LED i lasery, ze wzgl\u0119du na swoje unikalne w\u0142a\u015bciwo\u015bci. Posiada on przestrajaln\u0105 przerw\u0119 pasmow\u0105, kt\u00f3r\u0105 mo\u017cna kontrolowa\u0107 poprzez zmian\u0119 sk\u0142adu stosu Si\/C i odkszta\u0142cenia mechanicznego, umo\u017cliwiaj\u0105c producentom produkcj\u0119 urz\u0105dze\u0144 emituj\u0105cych \u015bwiat\u0142o obejmuj\u0105cych pe\u0142ne spektrum widzialne. Co wi\u0119cej, jego niski wsp\u00f3\u0142czynnik rozszerzalno\u015bci cieplnej, twardo\u015b\u0107 i sztywno\u015b\u0107 sprawiaj\u0105, \u017ce jest to r\u00f3wnie\u017c odpowiedni materia\u0142 na zwierciad\u0142a teleskop\u00f3w astronomicznych.<\/p>\n
Pod\u0142o\u017ca z w\u0119glika krzemu mog\u0105 wytrzyma\u0107 pola elektryczne dziesi\u0119ciokrotnie wy\u017csze ni\u017c krzem i charakteryzuj\u0105 si\u0119 ni\u017csz\u0105 rezystancj\u0105 - co oznacza, \u017ce mo\u017cliwe jest zastosowanie mniejszych obwod\u00f3w steruj\u0105cych w aplikacjach o du\u017cej mocy, zapewniaj\u0105c konwertery mocy o mniejszych stratach energii i wy\u017cszej wydajno\u015bci. Sprawia to, \u017ce prze\u0142\u0105cznik jest op\u0142acalny dla ka\u017cdej aplikacji o du\u017cej mocy!<\/p>\n
W\u0119glik krzemu oferuje doskona\u0142\u0105 przewodno\u015b\u0107 elektryczn\u0105 ze wzgl\u0119du na szersz\u0105 przerw\u0119 pasmow\u0105 ni\u017c ta wyst\u0119puj\u0105ca w krzemie, daj\u0105c elektronom wi\u0119cej energii na przej\u015bcie z pasma walencyjnego do pasma przewodzenia, co skutkuje ni\u017csz\u0105 rezystancj\u0105 elektryczn\u0105 i szybszymi pr\u0119dko\u015bciami prze\u0142\u0105czania.<\/p>\n
Ni\u017csza tolerancja temperaturowa w\u0119glika krzemu w por\u00f3wnaniu do wielu innych materia\u0142\u00f3w p\u00f3\u0142przewodnikowych jest r\u00f3wnie\u017c kolejn\u0105 zalet\u0105, kt\u00f3ra pomaga zwi\u0119kszy\u0107 wydajno\u015b\u0107, a jego szybki czas regeneracji wstecznej sprawia, \u017ce jest on szczeg\u00f3lnie odpowiedni do zastosowa\u0144 wymagaj\u0105cych szybkiego czasu reakcji.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu oferuje imponuj\u0105ce spektrum nieliniowych w\u0142a\u015bciwo\u015bci optycznych, kt\u00f3re mog\u0105 pom\u00f3c w ulepszeniu urz\u0105dze\u0144 do konwersji cz\u0119stotliwo\u015bci. Ich dok\u0142adna charakterystyka zale\u017cy od takich czynnik\u00f3w, jak stosunek atomowy mi\u0119dzy Si i C w ka\u017cdej warstwie, a tak\u017ce struktura i rozk\u0142ad defekt\u00f3w w materiale.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu ma wiele cech wsp\u00f3lnych z innymi materia\u0142ami dwuwymiarowymi, takimi jak grafen i h-BN; jednak jednowarstwowy w\u0119glik krzemu wyr\u00f3\u017cnia si\u0119 pewnymi unikalnymi w\u0142a\u015bciwo\u015bciami, kt\u00f3rych nie mo\u017cna znale\u017a\u0107 gdzie indziej. W szczeg\u00f3lno\u015bci charakteryzuje si\u0119 stabiln\u0105 struktur\u0105 planarn\u0105 jako materia\u0142 z bezpo\u015bredni\u0105 przerw\u0105 pasmow\u0105, a jednocze\u015bnie ma lepsz\u0105 ruchliwo\u015b\u0107 elektron\u00f3w ni\u017c h-BN lub czarny fosfor, co czyni go atrakcyjnym kandydatem do przysz\u0142ych zastosowa\u0144 elektronicznych.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Band gaps measure the energy required for electrons and holes to move from their respective valence bands into conduction bands, or conduction bands. Semiconductors with wider band gaps such as Gallium Nitride (GaN) or Silicon Carbide (SiC) possess significantly larger band gaps than standard silicon, making these materials suitable for high voltage\/frequency applications. 1. Wide […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[64],"tags":[],"class_list":["post-395","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/395","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=395"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/395\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":396,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/395\/revisions\/396"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=395"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=395"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=395"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}