Вовед во третата генерација полупроводнички GaN и поврзаната епитаксијална технологија

1. Полупроводници од трета генерација

Првата генерација на полупроводничка технологија беше развиена врз основа на полупроводнички материјали како што се Si и Ge. Тоа е материјална основа за развој на транзистори и технологија за интегрирано коло. Полупроводничките материјали од првата генерација ги поставија темелите на електронската индустрија во 20 век и се основни материјали за технологијата на интегрирани кола.

Полупроводничките материјали од втората генерација главно вклучуваат галиум арсенид, индиум фосфид, галиум фосфид, индиум арсенид, алуминиум арсенид и нивни тројни соединенија. Полупроводничките материјали од втората генерација се основата на индустријата за оптоелектронски информации. Врз основа на ова, развиени се сродни индустрии како што се осветлување, дисплеј, ласер и фотоволтаици. Тие се широко користени во современата информатичка технологија и индустријата за оптоелектронски дисплеј.

Репрезентативните материјали на полупроводничките материјали од третата генерација вклучуваат галиум нитрид и силициум карбид. Поради нивната широка јаз на опсегот, високата брзина на движење на заситеноста на електроните, високата топлинска спроводливост и високата јачина на полето на распаѓање, тие се идеални материјали за подготовка на електронски уреди со висока густина, висока фреквенција и мала загуба. Меѓу нив, уредите за моќност од силициум карбид ги имаат предностите на високата густина на енергија, ниската потрошувачка на енергија и малата големина и имаат широки можности за примена во возилата со нова енергија, фотоволтаици, железнички транспорт, големи податоци и други полиња. RF уредите со галиум нитрид ги имаат предностите на висока фреквенција, висока моќност, широк опсег, мала потрошувачка на енергија и мала големина и имаат широки можности за примена во 5G комуникациите, Интернет на нештата, воен радар и други полиња. Покрај тоа, уредите за напојување базирани на галиум нитрид се широко користени во полето со низок напон. Дополнително, во последниве години, новите материјали од галиум оксид се очекува да формираат техничка комплементарност со постоечките SiC и GaN технологии и да имаат потенцијални изгледи за примена во полињата со ниска фреквенција и висок напон.

Во споредба со полупроводничките материјали од втората генерација, полупроводничките материјали од третата генерација имаат поширока ширина на бендот (широчината на бендот на Si, типичен материјал на полупроводничкиот материјал од првата генерација, е околу 1,1 eV, ширината на пропустот на GaAs, типична материјалот на полупроводничкиот материјал од втората генерација е околу 1,42eV, а ширината на бендот од GaN, типичен материјал на полупроводничкиот материјал од третата генерација, е над 2,3eV), посилен отпор на радијација, посилен отпор на распаѓање на електричното поле и отпорност на повисока температура. Полупроводничките материјали од третата генерација со поширока ширина на бендот се особено погодни за производство на електронски уреди отпорни на зрачење, висока фреквенција, моќност и висока интеграција со густина. Нивните апликации во микробранови радиофреквенциски уреди, LED диоди, ласери, уреди за напојување и други полиња привлекоа големо внимание, и тие покажаа широки изгледи за развој во мобилните комуникации, паметните мрежи, железничкиот транзит, возилата со нова енергија, потрошувачката електроника и ултравиолетовите и сините - уреди за зелено светло [1].