Cyflwyniad i'r lled-ddargludydd trydydd cenhedlaeth GaN a thechnoleg epitaxial cysylltiedig

1. lled-ddargludyddion trydydd cenhedlaeth

Datblygwyd y dechnoleg lled-ddargludyddion cenhedlaeth gyntaf yn seiliedig ar ddeunyddiau lled-ddargludyddion megis Si a Ge. Dyma'r sail berthnasol ar gyfer datblygu transistorau a thechnoleg cylched integredig. Gosododd y deunyddiau lled-ddargludyddion cenhedlaeth gyntaf y sylfaen ar gyfer y diwydiant electronig yn yr 20fed ganrif a dyma'r deunyddiau sylfaenol ar gyfer technoleg cylched integredig.

Mae'r deunyddiau lled-ddargludyddion ail genhedlaeth yn bennaf yn cynnwys gallium arsenide, indium phosphide, gallium phosphide, indium arsenide, arsenid alwminiwm a'u cyfansoddion teiran. Y deunyddiau lled-ddargludyddion ail genhedlaeth yw sylfaen y diwydiant gwybodaeth optoelectroneg. Ar y sail hon, mae diwydiannau cysylltiedig megis goleuo, arddangos, laser a ffotofoltäig wedi'u datblygu. Fe'u defnyddir yn eang mewn technoleg gwybodaeth gyfoes a diwydiannau arddangos optoelectroneg.

Mae deunyddiau cynrychioliadol y deunyddiau lled-ddargludyddion trydydd cenhedlaeth yn cynnwys gallium nitride a silicon carbide. Oherwydd eu bwlch band eang, cyflymder drifft dirlawnder electronau uchel, dargludedd thermol uchel, a chryfder maes dadelfennu uchel, maent yn ddeunyddiau delfrydol ar gyfer paratoi dyfeisiau electronig dwysedd pŵer uchel, amledd uchel a cholled isel. Yn eu plith, mae gan ddyfeisiau pŵer carbid silicon fanteision dwysedd ynni uchel, defnydd isel o ynni, a maint bach, ac mae ganddynt ragolygon cymhwyso eang mewn cerbydau ynni newydd, ffotofoltäig, cludiant rheilffordd, data mawr, a meysydd eraill. Mae gan ddyfeisiau RF Gallium nitride fanteision amledd uchel, pŵer uchel, lled band eang, defnydd pŵer isel a maint bach, ac mae ganddynt ragolygon cymhwyso eang mewn cyfathrebiadau 5G, Rhyngrwyd Pethau, radar milwrol a meysydd eraill. Yn ogystal, mae dyfeisiau pŵer sy'n seiliedig ar gallium nitride wedi'u defnyddio'n helaeth yn y maes foltedd isel. Yn ogystal, yn ystod y blynyddoedd diwethaf, disgwylir i ddeunyddiau gallium ocsid sy'n dod i'r amlwg ffurfio cyfatebolrwydd technegol â thechnolegau SiC a GaN presennol, a bod â rhagolygon cymhwyso posibl yn y meysydd amledd isel a foltedd uchel.

O'i gymharu â'r deunyddiau lled-ddargludyddion ail genhedlaeth, mae gan ddeunyddiau lled-ddargludyddion y drydedd genhedlaeth lled bandgap ehangach (mae lled bandgap Si, sef deunydd nodweddiadol o ddeunydd lled-ddargludyddion cenhedlaeth gyntaf, tua 1.1eV, lled bandgap GaAs, sy'n nodweddiadol deunydd y deunydd lled-ddargludyddion ail genhedlaeth, tua 1.42eV, ac mae lled bandgap GaN, sef deunydd nodweddiadol o ddeunydd lled-ddargludyddion trydydd cenhedlaeth, yn uwch na 2.3eV), ymwrthedd ymbelydredd cryfach, ymwrthedd cryfach i chwalu maes trydan, a ymwrthedd tymheredd uwch. Mae'r deunyddiau lled-ddargludyddion trydydd cenhedlaeth gyda lled bandgap ehangach yn arbennig o addas ar gyfer cynhyrchu dyfeisiau electronig sy'n gwrthsefyll ymbelydredd, amledd uchel, pŵer uchel a dwysedd integreiddio uchel. Mae eu cymwysiadau mewn dyfeisiau amledd radio microdon, LEDs, laserau, dyfeisiau pŵer a meysydd eraill wedi denu llawer o sylw, ac maent wedi dangos rhagolygon datblygu eang mewn cyfathrebu symudol, gridiau smart, cludo rheilffyrdd, cerbydau ynni newydd, electroneg defnyddwyr, ac uwchfioled a glas -dyfeisiau golau gwyrdd [1].