1. Semi-conducteurs de troisième génération
La technologie des semi-conducteurs de première génération a été développée à partir de matériaux semi-conducteurs tels que le silicium (Si) et le germanium (Ge). Elle constitue la base matérielle du développement des transistors et de la technologie des circuits intégrés. Ces matériaux semi-conducteurs de première génération ont posé les fondements de l'industrie électronique au XXe siècle et sont les matériaux de base de la technologie des circuits intégrés.
Les matériaux semi-conducteurs de deuxième génération comprennent principalement l'arséniure de gallium, le phosphure d'indium, l'arséniure d'aluminium et leurs composés ternaires. Ces matériaux constituent le fondement de l'industrie optoélectronique. Grâce à eux, des secteurs connexes tels que l'éclairage, l'affichage, les lasers et le photovoltaïque se sont développés. Ils sont largement utilisés dans les technologies de l'information et les dispositifs d'affichage optoélectroniques modernes.
Les matériaux semi-conducteurs de troisième génération comprennent notamment le nitrure de gallium et le carbure de silicium. Grâce à leur large bande interdite, leur vitesse de saturation électronique élevée, leur conductivité thermique élevée et leur rigidité diélectrique élevée, ils constituent des matériaux idéaux pour la fabrication de dispositifs électroniques à haute densité de puissance, haute fréquence et faibles pertes. Les dispositifs de puissance en carbure de silicium présentent l'avantage d'une densité énergétique élevée, d'une faible consommation et d'une taille réduite, et offrent de vastes perspectives d'application dans les véhicules à énergies nouvelles, le photovoltaïque, le transport ferroviaire, le big data et d'autres domaines. Les dispositifs RF en nitrure de gallium, quant à eux, offrent les avantages d'une haute fréquence, d'une puissance élevée, d'une large bande passante, d'une faible consommation et d'une taille réduite, et présentent de vastes perspectives d'application dans les communications 5G, l'Internet des objets, les radars militaires et d'autres domaines. De plus, les dispositifs de puissance à base de nitrure de gallium sont largement utilisés dans le domaine des basses tensions. Enfin, ces dernières années, l'émergence de nouveaux matériaux à base d'oxyde de gallium devrait apporter une complémentarité technique aux technologies SiC et GaN existantes, et offre des perspectives d'application prometteuses dans les domaines des basses fréquences et des hautes tensions.
Comparativement aux semi-conducteurs de deuxième génération, ceux de troisième génération présentent une bande interdite plus large (environ 1,1 eV pour le silicium, matériau typique de première génération ; environ 1,42 eV pour l’arséniure de gallium, matériau typique de deuxième génération ; et plus de 2,3 eV pour le nitrure de gallium, matériau typique de troisième génération), une meilleure résistance aux radiations, une résistance accrue au claquage électrique et une plus grande résistance aux hautes températures. Grâce à leur bande interdite plus large, les semi-conducteurs de troisième génération sont particulièrement adaptés à la fabrication de dispositifs électroniques résistants aux radiations, haute fréquence, haute puissance et à forte densité d’intégration. Leurs applications dans les dispositifs radiofréquences micro-ondes, les LED, les lasers, les dispositifs de puissance et d’autres domaines ont suscité un vif intérêt et offrent de larges perspectives de développement dans les communications mobiles, les réseaux intelligents, le transport ferroviaire, les véhicules à énergies nouvelles, l’électronique grand public et les dispositifs à lumière ultraviolette et bleu-vert [1].
Date de publication : 25 juin 2024