Trečiosios kartos puslaidininkio GaN ir susijusios epitaksinės technologijos įvadas

1. Trečiosios kartos puslaidininkiai

Pirmosios kartos puslaidininkių technologija buvo sukurta remiantis puslaidininkinėmis medžiagomis, tokiomis kaip Si ir Ge. Tai yra materialus pagrindas tranzistorių ir integrinių grandynų technologijos plėtrai. Pirmosios kartos puslaidininkinės medžiagos padėjo pagrindą elektronikos pramonei XX amžiuje ir yra pagrindinės integrinių grandynų technologijos medžiagos.

Antrosios kartos puslaidininkinės medžiagos daugiausia apima galio arsenidą, indžio fosfidą, galio fosfidą, indžio arsenidą, aliuminio arsenidą ir jų trejetus junginius. Antrosios kartos puslaidininkinės medžiagos yra optoelektroninės informacijos pramonės pagrindas. Tuo remiantis buvo sukurtos susijusios pramonės šakos, tokios kaip apšvietimas, ekranai, lazeriai ir fotovoltinė energija. Jie plačiai naudojami šiuolaikinėse informacinių technologijų ir optoelektroninių ekranų pramonėje.

Tipiškos trečiosios kartos puslaidininkinių medžiagų medžiagos yra galio nitridas ir silicio karbidas. Dėl didelio juostos tarpo, didelio elektronų prisotinimo dreifo greičio, didelio šilumos laidumo ir didelio skilimo lauko stiprumo jie yra ideali medžiaga didelio galingumo tankio, aukšto dažnio ir mažo nuostolio elektroniniams prietaisams ruošti. Tarp jų, silicio karbido galios įrenginiai turi didelio energijos tankio, mažo energijos suvartojimo ir mažo dydžio privalumus, taip pat turi platų pritaikymo perspektyvą naujose energijos transporto priemonėse, fotovoltinėje, geležinkelių transporte, dideliuose duomenyse ir kitose srityse. Galio nitrido RF prietaisai turi aukšto dažnio, didelės galios, plataus dažnių juostos pločio, mažo energijos suvartojimo ir mažo dydžio pranašumus, taip pat turi plačias taikymo perspektyvas 5G ryšiuose, daiktų internete, kariniuose radaruose ir kitose srityse. Be to, galio nitrido pagrindu pagaminti maitinimo įrenginiai buvo plačiai naudojami žemos įtampos lauke. Be to, pastaraisiais metais tikimasi, kad naujos galio oksido medžiagos papildys esamas SiC ir GaN technologijas ir turės potencialių pritaikymo perspektyvų žemo dažnio ir aukštos įtampos srityse.

Palyginti su antrosios kartos puslaidininkinėmis medžiagomis, trečios kartos puslaidininkių medžiagų juostos plotis yra didesnis (Si, tipiškos pirmosios kartos puslaidininkinės medžiagos medžiagos, juostos plotis yra apie 1,1 eV, o GaAs, tipiškas antrosios kartos puslaidininkinės medžiagos medžiaga yra apie 1,42 eV, o dažnių juostos plotis GaN, tipiška medžiaga trečios kartos puslaidininkinės medžiagos, yra didesnis nei 2,3 eV), stipresnis atsparumas spinduliuotei, stipresnis atsparumas elektrinio lauko skilimui ir didesnis atsparumas temperatūrai. Trečiosios kartos puslaidininkinės medžiagos su platesniu pralaidumo pločiu ypač tinka spinduliuotei atspariems, aukšto dažnio, didelės galios ir didelio integravimo tankio elektroniniams prietaisams gaminti. Jų taikymas mikrobangų radijo dažnio įrenginiuose, šviesos dioduose, lazeriuose, galios įrenginiuose ir kitose srityse sulaukė daug dėmesio ir parodė plačias plėtros perspektyvas mobiliojo ryšio, išmaniųjų tinklų, geležinkelio tranzito, naujų energetinių transporto priemonių, plataus vartojimo elektronikos, ultravioletinių ir mėlynųjų spindulių srityse. -žaliosios šviesos prietaisai [1].