მესამე თაობის ნახევარგამტარის GaN-ის შესავალი და მასთან დაკავშირებული ეპიტაქსიალური ტექნოლოგია

1. მესამე თაობის ნახევარგამტარები

პირველი თაობის ნახევარგამტარული ტექნოლოგია შეიქმნა ნახევარგამტარული მასალების საფუძველზე, როგორიცაა Si და Ge. ეს არის ტრანზისტორების და ინტეგრირებული მიკროსქემის ტექნოლოგიის განვითარების მატერიალური საფუძველი. პირველი თაობის ნახევარგამტარულმა მასალებმა საფუძველი ჩაუყარა ელექტრონულ ინდუსტრიას მე-20 საუკუნეში და წარმოადგენს ინტეგრირებული მიკროსქემის ტექნოლოგიის ძირითად მასალებს.

მეორე თაობის ნახევარგამტარულ მასალებს ძირითადად მიეკუთვნება გალიუმის არსენიდი, ინდიუმის ფოსფიდი, გალიუმის ფოსფიდი, ინდიუმის არსენიდი, ალუმინის დარიშხანი და მათი სამეული ნაერთები. მეორე თაობის ნახევარგამტარული მასალები ოპტოელექტრონული ინფორმაციის ინდუსტრიის საფუძველია. ამის საფუძველზე განვითარდა დაკავშირებული ინდუსტრიები, როგორიცაა განათება, ჩვენება, ლაზერი და ფოტოელექტროსადგურები. ისინი ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე საინფორმაციო ტექნოლოგიებისა და ოპტოელექტრონული ჩვენების ინდუსტრიაში.

მესამე თაობის ნახევარგამტარული მასალების წარმომადგენლობითი მასალებია გალიუმის ნიტრიდი და სილიციუმის კარბიდი. მათი ფართო დიაპაზონის, ელექტრონის გაჯერების მაღალი სიჩქარის, მაღალი თერმული კონდუქტომეტრის და დაშლის ველის მაღალი სიმტკიცის გამო, ისინი იდეალური მასალაა მაღალი სიმძლავრის, მაღალი სიხშირის და დაბალი დანაკარგის ელექტრონული მოწყობილობების მოსამზადებლად. მათ შორის, სილიციუმის კარბიდის სიმძლავრის მოწყობილობებს აქვთ ენერგიის მაღალი სიმკვრივის, დაბალი ენერგიის მოხმარების და მცირე ზომის უპირატესობები და აქვთ ფართო გამოყენების პერსპექტივები ახალ ენერგეტიკულ მანქანებში, ფოტოელექტროსადგურებში, სარკინიგზო ტრანსპორტირებაში, დიდ მონაცემებში და სხვა სფეროებში. გალიუმის ნიტრიდის RF მოწყობილობებს აქვთ მაღალი სიხშირის, მაღალი სიმძლავრის, ფართო გამტარუნარიანობის, დაბალი ენერგიის მოხმარების და მცირე ზომის უპირატესობები და აქვთ ფართო გამოყენების პერსპექტივები 5G კომუნიკაციებში, ნივთების ინტერნეტში, სამხედრო რადარში და სხვა სფეროებში. გარდა ამისა, გალიუმის ნიტრიდზე დაფუძნებული ელექტრო მოწყობილობები ფართოდ გამოიყენება დაბალი ძაბვის სფეროში. გარდა ამისა, ბოლო წლებში, მოსალოდნელია, რომ გალიუმის ოქსიდის წარმოქმნილი მასალები შეადგენენ ტექნიკურ კომპლემენტარობას არსებულ SiC და GaN ტექნოლოგიებთან და ექნებათ გამოყენების პოტენციური პერსპექტივები დაბალი სიხშირის და მაღალი ძაბვის სფეროებში.

მეორე თაობის ნახევარგამტარულ მასალებთან შედარებით, მესამე თაობის ნახევარგამტარ მასალებს უფრო ფართო ზოლის სიგანე აქვთ (Si-ს სიგანე, პირველი თაობის ნახევარგამტარული მასალის ტიპიური მასალა, არის დაახლოებით 1.1eV, GaAs-ის ზოლის სიგანე, ტიპიური მეორე თაობის ნახევარგამტარული მასალის მასალა არის დაახლოებით 1,42 ევ, ხოლო GaN-ის ზოლის სიგანე, მესამე თაობის ნახევარგამტარული მასალის ტიპიური მასალა, არის 2,3 ევ-ზე მეტი), უფრო ძლიერი რადიაციის წინააღმდეგობა, უფრო ძლიერი წინააღმდეგობა ელექტრული ველის დაშლის მიმართ და მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა. მესამე თაობის ნახევარგამტარული მასალები უფრო ფართო ზოლის სიგანით განსაკუთრებით შესაფერისია რადიაციისადმი მდგრადი, მაღალი სიხშირის, მაღალი სიმძლავრის და მაღალი ინტეგრაციის სიმკვრივის ელექტრონული მოწყობილობების წარმოებისთვის. მათმა გამოყენებამ მიკროტალღურ რადიოსიხშირულ მოწყობილობებში, LED-ებში, ლაზერებში, ენერგეტიკულ მოწყობილობებში და სხვა სფეროებში დიდი ყურადღება მიიპყრო და მათ აჩვენეს განვითარების ფართო პერსპექტივები მობილური კომუნიკაციების, ჭკვიანი ქსელების, სარკინიგზო ტრანზიტის, ახალი ენერგიის მანქანების, სამომხმარებლო ელექტრონიკის და ულტრაიისფერი და ლურჯი. - მწვანე განათების მოწყობილობები [1].