Гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч GaN ба холбогдох эпитаксиал технологийн танилцуулга

1. Гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч

Эхний үеийн хагас дамжуулагч технологийг Si, Ge зэрэг хагас дамжуулагч материал дээр үндэслэн боловсруулсан. Энэ нь транзистор, нэгдсэн хэлхээний технологийг хөгжүүлэх материаллаг үндэс юм. Эхний үеийн хагас дамжуулагч материалууд нь 20-р зуунд электрон үйлдвэрлэлийн үндэс суурийг тавьсан бөгөөд нэгдсэн хэлхээний технологийн үндсэн материал юм.

Хоёр дахь үеийн хагас дамжуулагч материалд голчлон галлийн арсенид, индий фосфид, галли фосфид, индий арсенид, хөнгөн цагаан арсенид болон тэдгээрийн гурвалсан нэгдлүүд орно. Хоёр дахь үеийн хагас дамжуулагч материалууд нь оптоэлектроник мэдээллийн салбарын үндэс суурь болдог. Үүний үндсэн дээр гэрэлтүүлэг, дэлгэц, лазер, фотоволтайк зэрэг холбогдох үйлдвэрүүд хөгжсөн. Эдгээрийг орчин үеийн мэдээллийн технологи, оптоэлектроник дэлгэцийн үйлдвэрлэлд өргөнөөр ашигладаг.

Гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч материалын төлөөллийн материалд галлийн нитрид, цахиурын карбид орно. Өргөн зурвасын завсар, электроны ханалтын шилжилтийн хурд, дулаан дамжуулалт өндөр, задралын талбайн хүч чадал ихтэй тул өндөр эрчим хүчний нягтрал, өндөр давтамж, алдагдал багатай электрон төхөөрөмжүүдийг бэлтгэхэд тохиромжтой материал юм. Тэдгээрийн дотроос цахиурын карбидын цахилгаан төхөөрөмжүүд нь эрчим хүчний өндөр нягтрал, бага эрчим хүч зарцуулалт, жижиг хэмжээтэй зэрэг давуу талтай бөгөөд шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл, фотоволтайк, төмөр замын тээвэр, том өгөгдөл болон бусад салбарт өргөн хэрэглээний хэтийн төлөвтэй байдаг. Галийн нитридын RF төхөөрөмжүүд нь өндөр давтамж, өндөр хүч, өргөн зурвасын өргөн, бага эрчим хүч зарцуулалт, жижиг хэмжээтэй давуу талтай бөгөөд 5G харилцаа холбоо, интернетийн зүйлс, цэргийн радар болон бусад салбарт өргөн хэрэглээний хэтийн төлөвтэй байдаг. Үүнээс гадна галлийн нитрид дээр суурилсан цахилгаан төхөөрөмжийг нам хүчдэлийн салбарт өргөнөөр ашиглаж ирсэн. Нэмж дурдахад сүүлийн жилүүдэд шинээр гарч ирж буй галлийн оксидын материалууд нь одоо байгаа SiC болон GaN технологитой техникийн нэмэлт болж, нам давтамж, өндөр хүчдэлийн салбарт ашиглах боломжит төлөвтэй байна.

Хоёр дахь үеийн хагас дамжуулагч материалтай харьцуулахад гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч материал нь илүү өргөн зурвасын өргөнтэй байдаг (эхний үеийн хагас дамжуулагч материалын ердийн материал болох Si-ийн зурвасын өргөн нь 1.1eВ орчим, GaAs-ийн зурвасын өргөн нь ердийн зүйл юм. Хоёр дахь үеийн хагас дамжуулагч материалын материал нь ойролцоогоор 1.42эВ, гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч материалын ердийн материал болох GaN-ийн зурвасын өргөн нь 2.3эВ-ээс дээш), цацрагийн эсэргүүцэл илүү хүчтэй, цахилгаан талбайн задралд илүү хүчтэй эсэргүүцэл, ба өндөр температурт тэсвэртэй. Илүү өргөн зурвасын өргөнтэй гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч материалууд нь цацрагт тэсвэртэй, өндөр давтамжтай, өндөр хүчин чадалтай, өндөр нягтралтай электрон төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд тохиромжтой. Тэдний богино долгионы радио давтамжийн төхөөрөмж, LED, лазер, цахилгаан төхөөрөмж болон бусад салбарт хэрэглэгдэхүүн нь олны анхаарлыг татаж, хөдөлгөөнт холбоо, ухаалаг сүлжээ, төмөр замын транзит, шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл, өргөн хэрэглээний цахилгаан хэрэгсэл, хэт ягаан туяа, цэнхэр зэрэг салбарт өргөн хөгжлийн хэтийн төлөвийг харуулсан. -ногоон гэрлийн төхөөрөмжүүд [1].