Inleiding tot die derde generasie halfgeleier GaN en verwante epitaksiale tegnologie

1. Derdegenerasie halfgeleiers

Die eerste-generasie halfgeleier tegnologie is ontwikkel gebaseer op halfgeleier materiale soos Si en Ge. Dit is die wesenlike basis vir die ontwikkeling van transistors en geïntegreerde stroombaantegnologie. Die eerste generasie halfgeleiermateriaal het die grondslag vir die elektroniese industrie in die 20ste eeu gelê en is die basiese materiale vir geïntegreerde stroombaantegnologie.

Die tweede generasie halfgeleiermateriale sluit hoofsaaklik galliumarsenied, indiumfosfied, galliumfosfied, indiumarseenied, aluminiumarsenied en hul ternêre verbindings in. Die tweede generasie halfgeleiermateriaal is die grondslag van die opto-elektroniese inligtingsbedryf. Op hierdie basis is verwante nywerhede soos beligting, vertoon, laser en fotovoltaïese ontwikkel. Hulle word wyd gebruik in kontemporêre inligtingstegnologie en opto-elektroniese vertoonbedrywe.

Verteenwoordigende materiale van die derde generasie halfgeleiermateriale sluit in galliumnitried en silikonkarbied. As gevolg van hul wye bandgaping, hoë elektronversadigingsdryfsnelheid, hoë termiese geleidingsvermoë en hoë afbreekveldsterkte, is dit ideale materiale vir die voorbereiding van hoëkragdigtheid, hoëfrekwensie en lae-verlies elektroniese toestelle. Onder hulle het silikonkarbiedkragtoestelle die voordele van hoë energiedigtheid, lae energieverbruik en klein grootte, en het breë toepassingsvooruitsigte in nuwe energievoertuie, fotovoltaïese, spoorvervoer, groot data en ander velde. Galliumnitried RF-toestelle het die voordele van hoë frekwensie, hoë krag, wye bandwydte, lae kragverbruik en klein grootte, en het breë toepassingsvooruitsigte in 5G-kommunikasie, die Internet van Dinge, militêre radar en ander velde. Daarbenewens is galliumnitried-gebaseerde kragtoestelle wyd gebruik in die laespanningsveld. Boonop word daar in onlangse jare verwag dat opkomende galliumoksiedmateriale tegniese komplementariteit met bestaande SiC- en GaN-tegnologie sal vorm, en potensiële toepassingsvooruitsigte in die lae-frekwensie- en hoëspanningsvelde het.

In vergelyking met die tweede generasie halfgeleier materiale, het die derde generasie halfgeleier materiale wyer bandgaping breedte (die bandgap breedte van Si, 'n tipiese materiaal van die eerste generasie halfgeleier materiaal, is ongeveer 1.1eV, die bandgap breedte van GaAs, 'n tipiese materiaal van die tweede generasie halfgeleier materiaal, is ongeveer 1.42eV, en die bandgaping breedte van GaN, 'n tipiese materiaal van die derdegenerasie halfgeleiermateriaal, is bo 2.3eV), sterker stralingsweerstand, sterker weerstand teen elektriese veldafbreking en hoër temperatuurweerstand. Die derdegenerasie-halfgeleiermateriale met groter bandgapingwydte is veral geskik vir die vervaardiging van stralingsbestande, hoëfrekwensie-, hoëkrag- en hoë-integrasiedigtheid elektroniese toestelle. Hul toepassings in mikrogolfradiofrekwensietoestelle, LED's, lasers, kragtoestelle en ander velde het baie aandag getrek, en hulle het breë ontwikkelingsvooruitsigte getoon in mobiele kommunikasie, slimnetwerke, spoorvervoer, nuwe energievoertuie, verbruikerselektronika en ultraviolet en blou -groen lig toestelle [1].