ત્રીજી પેઢીના સેમિકન્ડક્ટર ગેએન અને સંબંધિત એપિટેક્સિયલ ટેકનોલોજીનો પરિચય

1. ત્રીજી પેઢીના સેમિકન્ડક્ટર

પ્રથમ પેઢીની સેમિકન્ડક્ટર ટેક્નોલોજી સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી જેમ કે Si અને Ge પર આધારિત વિકસાવવામાં આવી હતી. તે ટ્રાન્ઝિસ્ટર અને સંકલિત સર્કિટ તકનીકના વિકાસ માટેનો ભૌતિક આધાર છે. પ્રથમ પેઢીની સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીએ 20મી સદીમાં ઈલેક્ટ્રોનિક ઉદ્યોગનો પાયો નાખ્યો અને ઈન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ટેક્નોલોજી માટે મૂળભૂત સામગ્રી છે.

બીજી પેઢીની સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીમાં મુખ્યત્વે ગેલિયમ આર્સેનાઈડ, ઈન્ડિયમ ફોસ્ફાઈડ, ગેલિયમ ફોસ્ફાઈડ, ઈન્ડિયમ આર્સેનાઈડ, એલ્યુમિનિયમ આર્સેનાઈડ અને તેમના ટર્નરી સંયોજનોનો સમાવેશ થાય છે. બીજી પેઢીની સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક માહિતી ઉદ્યોગનો પાયો છે. તેના આધારે, લાઇટિંગ, ડિસ્પ્લે, લેસર અને ફોટોવોલ્ટેઇક્સ જેવા સંબંધિત ઉદ્યોગો વિકસાવવામાં આવ્યા છે. તેઓ સમકાલીન માહિતી ટેકનોલોજી અને ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક ડિસ્પ્લે ઉદ્યોગોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ત્રીજી પેઢીની સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીની પ્રતિનિધિ સામગ્રીમાં ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ અને સિલિકોન કાર્બાઇડનો સમાવેશ થાય છે. તેમના વિશાળ બેન્ડ ગેપ, ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોન સંતૃપ્તિ ડ્રિફ્ટ વેગ, ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા અને ઉચ્ચ ભંગાણ ક્ષેત્રની શક્તિને લીધે, તેઓ ઉચ્ચ-પાવર ઘનતા, ઉચ્ચ-આવર્તન અને ઓછા-નુકસાનવાળા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો તૈયાર કરવા માટે આદર્શ સામગ્રી છે. તેમાંથી, સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવર ઉપકરણોમાં ઊંચી ઉર્જા ઘનતા, ઓછી ઉર્જા વપરાશ અને નાના કદના ફાયદા છે અને નવા ઉર્જા વાહનો, ફોટોવોલ્ટેઇક્સ, રેલ પરિવહન, મોટા ડેટા અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વ્યાપક ઉપયોગની સંભાવનાઓ ધરાવે છે. ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ RF ઉપકરણોમાં ઉચ્ચ આવર્તન, ઉચ્ચ શક્તિ, વિશાળ બેન્ડવિડ્થ, ઓછી વીજ વપરાશ અને નાના કદના ફાયદા છે અને 5G કોમ્યુનિકેશન્સ, ઇન્ટરનેટ ઓફ થિંગ્સ, લશ્કરી રડાર અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વ્યાપક એપ્લિકેશનની સંભાવનાઓ છે. વધુમાં, લો-વોલ્ટેજ ફીલ્ડમાં ગેલિયમ નાઈટ્રાઈડ આધારિત પાવર ડિવાઈસનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. વધુમાં, તાજેતરના વર્ષોમાં, ઉભરતી ગેલિયમ ઓક્સાઇડ સામગ્રીઓ હાલની SiC અને GaN તકનીકો સાથે તકનીકી પૂરક બનવાની અપેક્ષા રાખે છે, અને ઓછી-આવર્તન અને ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ક્ષેત્રોમાં સંભવિત એપ્લિકેશનની સંભાવનાઓ ધરાવે છે.

બીજી પેઢીના સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ્સની સરખામણીમાં, ત્રીજી પેઢીના સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ્સમાં વ્યાપક બૅન્ડગેપ પહોળાઈ હોય છે (Si ની બૅન્ડગેપ પહોળાઈ, પ્રથમ પેઢીના સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલની લાક્ષણિક સામગ્રી, લગભગ 1.1eV છે, GaAs ની બૅન્ડગેપ પહોળાઈ, એક લાક્ષણિક બીજી પેઢીના સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીની સામગ્રી, લગભગ છે 1.42eV, અને GaN ની બેન્ડગેપ પહોળાઈ, ત્રીજી પેઢીની સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીની લાક્ષણિક સામગ્રી, 2.3eV ઉપર છે), મજબૂત કિરણોત્સર્ગ પ્રતિકાર, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના ભંગાણ માટે મજબૂત પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર. વિશાળ બેન્ડગેપ પહોળાઈ સાથે ત્રીજી પેઢીની સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી ખાસ કરીને રેડિયેશન-પ્રતિરોધક, ઉચ્ચ-આવર્તન, ઉચ્ચ-શક્તિ અને ઉચ્ચ-સંકલન-ઘનતા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય છે. માઇક્રોવેવ રેડિયો ફ્રીક્વન્સી ડિવાઇસ, એલઇડી, લેસરો, પાવર ડિવાઇસ અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં તેમની એપ્લિકેશનોએ ખૂબ ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું છે, અને તેઓએ મોબાઇલ સંચાર, સ્માર્ટ ગ્રીડ, રેલ ટ્રાન્ઝિટ, નવા ઉર્જા વાહનો, કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને બ્લુમાં વ્યાપક વિકાસની સંભાવનાઓ દર્શાવી છે. -ગ્રીન લાઇટ ઉપકરણો [1].