Introdución ao GaN de semicondutores de terceira xeración e á tecnoloxía epitaxial relacionada

1. Semicondutores de terceira xeración

A tecnoloxía de semicondutores de primeira xeración foi desenvolvida baseándose en materiais semicondutores como Si e Ge. É a base material para o desenvolvemento de transistores e tecnoloxía de circuítos integrados. Os materiais semicondutores de primeira xeración sentaron as bases da industria electrónica no século XX e son os materiais básicos para a tecnoloxía de circuítos integrados.

Os materiais semicondutores de segunda xeración inclúen principalmente arseniuro de galio, fosfuro de indio, fosfuro de galio, arseniuro de indio, arseniuro de aluminio e os seus compostos ternarios. Os materiais semicondutores de segunda xeración son a base da industria da información optoelectrónica. Sobre esta base, desenvolvéronse industrias relacionadas como a iluminación, a pantalla, o láser e a fotovoltaica. Son amplamente utilizados na tecnoloxía da información contemporánea e nas industrias de visualización optoelectrónica.

Os materiais representativos dos materiais semicondutores de terceira xeración inclúen nitruro de galio e carburo de silicio. Debido á súa ampla brecha de banda, a súa alta velocidade de deriva de saturación de electróns, a alta condutividade térmica e a alta intensidade de campo de ruptura, son materiais ideais para a preparación de dispositivos electrónicos de alta densidade de potencia, alta frecuencia e baixas perdas. Entre eles, os dispositivos de enerxía de carburo de silicio teñen as vantaxes dunha alta densidade de enerxía, un baixo consumo de enerxía e un tamaño pequeno e teñen amplas perspectivas de aplicación en vehículos de nova enerxía, fotovoltaica, transporte ferroviario, big data e outros campos. Os dispositivos de RF de nitruro de galio teñen as vantaxes de alta frecuencia, alta potencia, ancho de banda amplo, baixo consumo de enerxía e tamaño pequeno, e teñen amplas perspectivas de aplicación en comunicacións 5G, Internet das cousas, radares militares e outros campos. Ademais, os dispositivos de enerxía baseados en nitruro de galio foron amplamente utilizados no campo de baixa tensión. Ademais, nos últimos anos, espérase que os materiais de óxido de galio emerxentes formen unha complementariedade técnica coas tecnoloxías existentes de SiC e GaN, e teñan posibilidades de aplicación nos campos de baixa frecuencia e alta tensión.

En comparación cos materiais semicondutores de segunda xeración, os materiais semicondutores de terceira xeración teñen un ancho de banda máis amplo (o ancho de banda de Si, un material típico do material de semicondutores de primeira xeración, é de aproximadamente 1,1 eV, o ancho de banda de GaAs, un típico). material do material semicondutor de segunda xeración, é de aproximadamente 1,42 eV, e o ancho de banda de GaN, un material típico do material semicondutor de terceira xeración, é superior a 2,3 eV), unha resistencia á radiación máis forte, unha maior resistencia á ruptura do campo eléctrico e maior resistencia á temperatura. Os materiais semicondutores de terceira xeración con ancho de banda máis amplo son especialmente axeitados para a produción de dispositivos electrónicos resistentes á radiación, de alta frecuencia, de alta potencia e de alta densidade de integración. As súas aplicacións en dispositivos de radiofrecuencia de microondas, LED, láseres, dispositivos de enerxía e outros campos chamaron moita atención, e mostraron amplas perspectivas de desenvolvemento en comunicacións móbiles, redes intelixentes, tránsito ferroviario, vehículos de nova enerxía, electrónica de consumo e ultravioleta e azul. -dispositivos de luz verde [1].