A harmadik generációs félvezető GaN és a kapcsolódó epitaxiális technológia bemutatása

1. Harmadik generációs félvezetők

Az első generációs félvezető technológiát olyan félvezető anyagok alapján fejlesztették ki, mint a Si és a Ge. Ez az anyagi alapja a tranzisztorok és az integrált áramköri technológia fejlesztésének. Az első generációs félvezető anyagok a 20. századi elektronikai ipart alapozták meg, és az integrált áramköri technológia alapanyagai.

A második generációs félvezető anyagok főként gallium-arzenid, indium-foszfid, gallium-foszfid, indium-arzenid, alumínium-arzenid és ezek háromkomponensű vegyületei. A második generációs félvezető anyagok képezik az optoelektronikai információs ipar alapját. Ezen az alapon olyan kapcsolódó iparágakat fejlesztettek ki, mint a világítás, a kijelző, a lézer és a fotovoltaik. Széles körben használják a kortárs információtechnológiában és az optoelektronikai kijelzőiparban.

A harmadik generációs félvezető anyagok jellemző anyagai a gallium-nitrid és a szilícium-karbid. Széles sávszélességük, nagy elektrontelítési sodródási sebességük, nagy hővezető képességük és nagy áttörési térerősségük miatt ideális anyagok nagy teljesítménysűrűségű, nagyfrekvenciás és kis veszteségű elektronikai eszközök készítéséhez. Közülük a szilícium-karbid erőgépek előnye a nagy energiasűrűség, az alacsony energiafogyasztás és a kis méret, valamint széles körű alkalmazási lehetőségekkel rendelkeznek az új energiahordozó járművekben, a fotovoltaikában, a vasúti szállításban, a big data-ban és más területeken. A gallium-nitrid rádiófrekvenciás eszközök előnyei a nagy frekvencia, a nagy teljesítmény, a széles sávszélesség, az alacsony energiafogyasztás és a kis méret, valamint széles körű alkalmazási lehetőségekkel rendelkeznek az 5G-kommunikáció, a tárgyak internete, a katonai radar és más területeken. Ezenkívül a gallium-nitrid alapú áramellátó berendezéseket széles körben alkalmazzák a kisfeszültségű területen. Ezenkívül az elmúlt években a feltörekvő gallium-oxid anyagok várhatóan technikailag kiegészítik a meglévő SiC és GaN technológiákat, és potenciális alkalmazási kilátásokkal rendelkeznek az alacsony frekvenciájú és a nagyfeszültségű területeken.

A második generációs félvezető anyagokkal összehasonlítva a harmadik generációs félvezető anyagok szélesebb sávszélességgel rendelkeznek (az első generációs félvezető anyagok tipikus anyagának, a Sinak a sávszélessége körülbelül 1,1 eV, a GaAs sávszélessége pedig egy tipikus A második generációs félvezető anyag anyaga körülbelül 1,42 eV, a GaN sávszélessége pedig egy tipikus anyag a harmadik generációs félvezető anyag 2,3 eV feletti), erősebb sugárzásállóság, erősebb ellenállás az elektromos tér letörésével szemben és magasabb hőmérsékleti ellenállás. A harmadik generációs, szélesebb sávszélességű félvezető anyagok különösen alkalmasak sugárzásálló, nagyfrekvenciás, nagy teljesítményű és nagy integrációs sűrűségű elektronikai eszközök gyártására. Alkalmazásaik mikrohullámú rádiófrekvenciás eszközökben, LED-ekben, lézerekben, energiahordozókban és más területeken nagy figyelmet keltettek, és széles körű fejlődési kilátásokat mutattak a mobilkommunikáció, az intelligens hálózatok, a vasúti tranzit, az új energetikai járművek, a fogyasztói elektronika, valamint az ultraibolya és kék sugárzás területén. -zöld fényű eszközök [1].