Piezoresistive Effect of p-Type Single Crystalline 3C-SiC: Silicon Carbide Mechanical Sensors for Harsh Environments

این کتاب به مقاومت پیزو در نوع p 3C-SiC می پردازد، که با استفاده از خصوصیات تجربی و تجزیه و تحلیل نظری آن را بررسی می کند. فاکتور گیج، ضرایب پیزومقاومتی در مقاومت‌های دو ترمینالی و چهار ترمینالی، مقایسه بین SiC تک کریستالی و نانوبلوری، همراه با وابستگی دمایی اثر پیزومقاومتی در نوع p 3C-SiC نیز مورد بحث قرار گرفته‌اند.
کاربید سیلیکون (SiC) یک ماده عالی برای دستگاه های الکترونیکی است که در دماهای بالا کار می کنند، به دلیل شکاف باند انرژی بزرگ، خواص مکانیکی عالی و بی اثری شیمیایی شدید. در میان پلی‌تیپ‌های متعدد SiC، تک کریستال مکعبی، که به 3C-SiC نیز معروف است، امیدوارکننده‌ترین پلتفرم برای کاربردهای میکروالکترومکانیکی (MEMS) است، زیرا می‌توان آن را به‌صورت همبستگی بر روی یک بستر Si با قطرهای تا چندین رشد داد. صد میلی متر این ویژگی 3C-SiC را با پردازش های میکرو/نانو مبتنی بر Si معمولی سازگار می کند و همچنین هزینه ویفرهای SiC را کاهش می دهد.
بررسی اثر پیزومقاومتی در 3C-SiC برای توسعه مبدل‌های مکانیکی مانند سنسورهای فشار و سنسورهای کرنش مورد استفاده برای کنترل احتراق و حفاری چاه عمیق مورد توجه است. اگرچه تعدادی از مطالعات بر روی اثر پیزومقاومتی در نوع n 3C-SiC، 4H-SiC و 6H-SiC متمرکز شده اند، توجه نسبتا کمی به مقاومت پیزو در نوع p 3C-SiC شده است.
علاوه بر این، این کتاب به بررسی اثر پیزومقاومتی نانوسیم‌های SiC ساخته شده از بالا به پایین می‌پردازد و درجه بالایی از حساسیت را در نانوسیم‌هایی که از یک تقویت‌کننده نانو کرنش خلاقانه استفاده می‌کنند، نشان می‌دهد. فاکتورهای اندازه گیری بزرگ نوع p 3C-SiC هم در دمای اتاق و هم در دمای بالا که در اینجا یافت می شود نشان می دهد که این پلی تایپ می تواند برای توسعه دستگاه های حسگر مکانیکی که در محیط های خشن با دمای بالا کار می کنند مناسب باشد.

This book addresses the piezoresistance in p-type 3C-SiC, which it investigates using experimental characterization and theoretical analysis. The gauge factor, the piezoresistive coefficients in two-terminal and four-terminal resistors, the comparison between single crystalline and nanocrystalline SiC, along with the temperature dependence of the piezoresistive effect in p-type 3C-SiC are also discussed.
Silicon carbide (SiC) is an excellent material for electronic devices operating at high temperatures, thanks to its large energy band gap, superior mechanical properties and extreme chemical inertness. Among the numerous polytypes of SiC, the cubic single crystal, which is also well known as 3C-SiC, is the most promising platform for microelectromechanical (MEMS) applications, as it can be epitaxially grown on an Si substrate with diameters of up to several hundred millimeters. This feature makes 3C-SiC compatible with the conventional Si-based micro/nano processing and also cuts down the cost of SiC wafers.
The investigation into the piezoresistive effect in 3C-SiC is of significant interest for the development of mechanical transducers such as pressure sensors and strain sensors used for controlling combustion and deep well drilling. Although a number of studies have focused on the piezoresistive effect in n-type 3C-SiC, 4H-SiC and 6H-SiC, comparatively little attention has been paid to piezoresistance in p-type 3C-SiC.
In addition, the book investigates the piezoresistive effect of top-down fabricated SiC nanowires, revealing a high degree of sensitivity in nanowires employing an innovative nano strain-amplifier. The large gauge factors of the p-type 3C-SiC at both room temperature and high temperatures found here indicate that this polytype could be suitable for the development of mechanical sensing devices operating in harsh environments with high temperatures.