Үшінші буын жартылай өткізгіш GaN және онымен байланысты эпитаксиалды технологиямен таныстыру

1. Үшінші буындағы жартылай өткізгіштер

Бірінші буындағы жартылай өткізгіштер технологиясы Si және Ge сияқты жартылай өткізгіш материалдар негізінде жасалған. Ол транзисторлар мен интегралдық схемалар технологиясын дамытудың материалдық негізі болып табылады. Бірінші буындағы жартылай өткізгіш материалдар 20 ғасырда электронды өнеркәсіптің негізін қалады және интегралдық схемалар технологиясының негізгі материалдары болып табылады.

Екінші буындағы жартылай өткізгіш материалдарға негізінен галий арсениді, индий фосфиді, галлий фосфиді, индий арсениді, алюминий арсениді және олардың үштік қосылыстары жатады. Екінші буындағы жартылай өткізгіш материалдар оптоэлектрондық ақпараттық индустрияның негізі болып табылады. Осының негізінде жарықтандыру, дисплей, лазер және фотоэлектрлік өнеркәсіп сияқты салалары дамыды. Олар қазіргі ақпараттық технологиялар мен оптоэлектрондық дисплей индустриясында кеңінен қолданылады.

Үшінші буындағы жартылай өткізгіш материалдардың өкілдеріне галий нитриді мен кремний карбиді жатады. Кең жолақ саңылауы, электрондардың қанығуының жоғары жылдамдығы, жоғары жылу өткізгіштігі және ыдырау өрісінің жоғары кернеулігі арқасында олар жоғары қуатты тығыздықты, жоғары жиілікті және аз шығынды электронды құрылғыларды дайындау үшін тамаша материалдар болып табылады. Олардың ішінде кремний карбидті қуат құрылғылары жоғары энергия тығыздығы, төмен энергия тұтыну және шағын өлшемдердің артықшылықтарына ие және жаңа энергетикалық көліктерде, фотоэлектрлік құрылғыларда, теміржол көлігінде, үлкен деректерде және басқа салаларда кең қолдану перспективаларына ие. Галлий нитриді РЖ құрылғылары жоғары жиілікті, жоғары қуаттылықты, кең өткізу қабілеттілігін, төмен қуат тұтынуды және шағын өлшемді артықшылықтарға ие және 5G коммуникацияларында, Интернет заттарында, әскери радарларда және басқа салаларда кең қолдану перспективаларына ие. Сонымен қатар, галлий нитридіне негізделген қуат құрылғылары төмен вольтты өрісте кеңінен қолданылды. Сонымен қатар, соңғы жылдары пайда болған галий оксиді материалдары қолданыстағы SiC және GaN технологияларымен техникалық толықтыруды қалыптастырады және төмен жиілікті және жоғары вольтты өрістерде әлеуетті қолдану перспективаларына ие болады деп күтілуде.

Екінші буындағы жартылай өткізгіш материалдармен салыстырғанда, үшінші буындағы жартылай өткізгіш материалдардың өткізу жолағы кеңірек болады (бірінші буындағы жартылай өткізгіш материалдың типтік материалы Si диапазонының ені шамамен 1,1эВ, GaAs диапазонының ені типтік) екінші буындағы жартылай өткізгіш материалдың материалы шамамен 1,42эВ, ал үшінші буындағы жартылай өткізгіш материалдың типтік материалы GaN диапазонының ені 2,3эВ жоғары), сәулеленуге төзімділігі күштірек, электр өрісінің бұзылуына төзімділігі күштірек және жоғары температураға төзімділік. Кеңірек жолақ ені бар үшінші буындағы жартылай өткізгіш материалдар әсіресе радиацияға төзімді, жоғары жиілікті, жоғары қуатты және интеграциялық тығыздығы жоғары электронды құрылғыларды өндіру үшін қолайлы. Олардың микротолқынды радиожиілік құрылғыларында, жарықдиодтарда, лазерлерде, қуат құрылғыларында және басқа салаларда қолданулары көп назар аударды және олар ұялы байланыс, смарт желілер, теміржол транзиті, жаңа энергетикалық көліктер, тұрмыстық электроника, ультракүлгін және көк салаларда кең даму перспективаларын көрсетті. -жасыл жарық құрылғылары [1].