1.Silisyum Karbür'e Giriş

Silikon ve karbonun sentetik bir bileşiği olan Silisyum Karbür, gelişmiş üretimde devrim niteliğinde bir malzeme olarak ortaya çıkmıştır. İlk olarak 1891'de Edward Acheson tarafından sentezlenen silisyum karbür, olağanüstü termal, elektriksel ve mekanik özellikleri bir araya getirerek güç elektroniğinden havacılık ve uzaya kadar uzanan yüksek performanslı uygulamalarda vazgeçilmez hale gelmiştir.

2. Silisyum Karbürün Temel Özellikleri

2.1 Yapısal ve Fiziksel Özellikler

‌Kristal Yapısı‌: 250'den fazla politipte mevcuttur (örneğin, 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC) ve yarı iletken uygulamalarında 4H-SiC baskındır.

Sertlik: Mohs ölçeğinde 9.5 derecesiyle elmastan hemen sonra gelir.

‌Isı İletkenliği‌: 120-200 W/m·K, ısı dağılımında bakırdan daha iyi performans gösterir.

Erime Noktası: ~2.700°C, aşırı ortamlara uygundur.

2.2 Elektriksel Özellikler

‌Geniş Bant Aralığı‌: 3,26 eV (4H-SiC) - silikon için 1,12 eV, yüksek voltaj ve yüksek sıcaklıkta çalışmaya olanak tanır.

‌Parçalanma Alanı‌: Silikondan 10 kat daha yüksek, enerji kayıplarını azaltır.

2.3 Kimyasal Kararlılık

1.600°C’ye kadar oksidasyona, asitlere ve alkalilere karşı dayanıklıdır.

3. Silisyum karbürün endüstrilerdeki uygulamaları

‌Endüstri‌‌ Kullanım Örnekleri‌‌：

Yarı iletkenler Güç aygıtları (MOSFET'ler, Schottky diyotlar), 5G/RF bileşenleri 

Otomotiv EV invertörleri: yerleşik şarj cihazları (örneğin, Tesla Model 3 SiC çekiş invertörü) 

‌Enerji‌ Güneş invertörleri: rüzgar türbini dönüştürücüleri, nükleer reaktör sensörleri 

‌Havacılık‌ Uydu bileşenleri: jet motoru termal kaplamaları 

‌Endüstriyel‌ Kesici takımlar: aşındırıcılar, refrakter astarlar 

4.İşleme Teknikleri ve Zorlukları

4.1 Temel Üretim Adımları

‌Kristal Büyümesi‌: Toplu kristaller için süblimasyon (PVT).

Epitaksiyel tabakalar için CVD.

‌Wafer İşleme‌: Elmas tel kesme, kimyasal-mekanik parlatma.

‌Cihaz Üretimi‌: İyon implantasyonu, kuru aşındırma.

4.2 Teknik Engeller

‌Wafer Bow‌: 150 mm'lik wafer'lar için <50 μm eğrilik gereklidir.

Verim Oranları: 200 mm SiC epitaksiyel katmanlar için ~%60 (2025'in 1. çeyreği endüstri ortalaması).

5.SiC Teknolojisindeki Gelecekteki Trendler (2025–2030 Görünümü)

‌8 İnçlik Wafer Benimsemesi‌: 2028 yılına kadar cihaz maliyetlerini %35 oranında azaltması öngörülüyor.

‌Kuantum Uygulamaları‌: Oda sıcaklığında kuantum hesaplama için SiC boşlukları.

‌Küresel Kapasite Artışı‌: Çin'in SiC üretiminin 2027 yılına kadar %40 pazar payına ulaşması bekleniyor.

6. Sonuç

Silisyum Karbürün benzersiz özellikleri onu sürdürülebilir teknolojiler için temel bir malzeme konumuna getirir. Yüksek saflıkta ve geleneksel SiC arasındaki farkı ve güç elektroniği ile endüstriyel sistemlerdeki ilgili rollerini anlamak, tasarım ve üretim stratejilerini optimize etmek için kritik öneme sahiptir. Sektör 8 inçlik gofretler ve yeni uygulamalara doğru ilerledikçe, sürekli öğrenme ve süreç inovasyonu önemli olmaya devam edecektir.