Да ли је силицијум нитрид полупроводник?

Директан одговор: Да ли је силицијум нитрид полупроводник?

Силицијум нитрид (Си3Н4) није полупроводник у традиционалном смислу. Класификован је као изолатор или диелектрични материјал са веома широким појасом од отприлике 4,6-5,3 еВ, у зависности од тога да ли је у аморфном или кристалном облику. Силицијум, класични полупроводник, има појас од око 1,1 еВ, што му омогућава да спроводи електричну енергију у контролисаним условима и чини га основом савремених електронских уређаја. Много већи појас силицијум нитрида значи да он не проводи ефикасно електричну енергију на нормалним или чак повишеним температурама, што је управо разлог зашто се тако добро понаша као изолациони материјал.

Зашто појасни размак одређује да ли је материјал полупроводник

Размак је енергетска разлика између валентног појаса и појаса проводљивости материјала. Ако је јаз узак, електрони се могу унапредити у проводни појас са скромним уносом енергије и материјал проводи. Ако је јаз веома широк, потребно је много више енергије, тако да материјал остаје изолациони у нормалним условима рада.

Силицијум нитрид се стога налази између силицијума и силицијум диоксида у смислу појасног размака, али у практичној електроници функционише као изолациони и заштитни слој, а не као проводни канал.

Улога силицијум нитрида у производњи полупроводника

Иако силицијум нитрид није полупроводник, он игра кључну помоћну улогу у производњи уређаја. Широко се таложи као диелектрични слој, пасивациони филм или изолациона баријера у микроелектронским и фотонским уређајима.

ЦМОС технологија: силицијум нитрид електрични изолује различите компоненте и штити кола од влаге и јонске контаминације.

МЕМС (Микро-Електро-Механички системи): силицијум нитрид обезбеђује механичку подршку, електричну изолацију и хемијску отпорност у покретним и осетљивим структурама.

Интегрисана кола и напредно паковање: његова висока диелектрична чврстоћа и термичка стабилност чине га идеалним за изолационе слојеве и кондензаторске диелектрике.

У већини производних токова, силицијум нитрид се депонује помоћу ЛПЦВД или ПЕЦВД, а његова селективност нагризања у односу на силицијум и силицијум диоксид омогућава прецизно обликовање финих карактеристика.

Оптички филмови и маске за нагризање

Танки филмови од силицијум нитрида се такође користе у оптичким апликацијама и као маске за јеткање. Материјал комбинује издржљивост са прецизном селективношћу нагризања, што омогућава произвођачима да дефинишу фине структуре у силицијуму. Његова хемијска инертност, топлотна проводљивост и компатибилност са процесима заснованим на силицијуму{2}} чине га незаменљивим у ширем ланцу снабдевања полупроводницима. У фотоници се користе таласоводи силицијум нитрида јер материјал нуди мале оптичке губитке у видљивим и близу{4}}инфрацрвеним таласним дужинама.

Правци истраживања: Допинг и наноструктуре

У току је истраживање допинга силицијум нитрида или инжењерских наноструктура како би се модификовала његова електрична својства. Ове студије истражују да ли контролисано додавање нечистоћа или геометрије наноразмера може да помери материјал ка полу-изолационом понашању или да побољша специфичне функције као што је хватање наелектрисања. Међутим, главне апликације и даље третирају силицијум нитрид првенствено као изолатор или функционалну керамику, а не као полупроводник.

Често постављана питања

Може ли силицијум нитрид да води електричну енергију?

У нормалним условима рада, не. Његов широк појас од 4,6-5,3 еВ значи да не проводи ефикасно електричну енергију на нормалним или повишеним температурама, због чега се користи као изолатор.

Колики је појас силицијум нитрида?

Приближно 4,6-5,3 еВ, у зависности од кристалног облика. Аморфни филмови и кристални облици показују нешто другачије вредности.

Зашто се силицијум нитрид користи у ЦМОС и МЕМС?

Електрично изолује компоненте, штити од влаге и загађивача и пружа механичку подршку, све док издржава високе температуре обраде.

Да ли се силицијум нитрид користи као диелектрик капије?

Силицијум оксинитрид (СиОН) је служио као диелектрик капије у неким ЦМОС генерацијама, а силицијум нитрид се користи у МНОС меморијским структурама као изолациони слој и слој{0}}за хватање наелектрисања.

Да ли је силицијум нитрид исто што и силицијум?

Не. Силицијум је полупроводник са једним-елементом, док је силицијум нитрид једињење силицијума и азота који се углавном користи као керамички и диелектрични материјал.

Да ли се силицијум нитрид може користити у оптичким уређајима?

Да. Таласоци и танки филмови од силицијум нитрида се користе у фотонским уређајима због њиховог малог оптичког губитка и компатибилности са процесима производње силицијума.