Увод у трећу генерацију полупроводника ГаН и сродну епитаксијалну технологију

1. Полупроводници треће генерације

Полупроводничка технологија прве генерације развијена је на основу полупроводничких материјала као што су Си и Ге. То је материјална основа за развој транзистора и технологије интегрисаних кола. Полупроводнички материјали прве генерације поставили су темеље електронске индустрије у 20. веку и основни су материјали за технологију интегрисаних кола.

Полупроводнички материјали друге генерације углавном укључују галијум-арсенид, индијум-фосфид, галијум-фосфид, индијум-арсенид, алуминијум-арсенид и њихова тернарна једињења. Полупроводнички материјали друге генерације су основа оптоелектронске информационе индустрије. На основу тога су развијене сродне индустрије као што су осветљење, дисплеј, ласер и фотонапон. Они се широко користе у савременој информационој технологији и индустрији оптоелектронских дисплеја.

Репрезентативни материјали полупроводничких материјала треће генерације укључују галијум нитрид и силицијум карбид. Због свог широког појаса, велике брзине дрифта засићења електрона, високе топлотне проводљивости и велике јачине поља пробоја, они су идеални материјали за припрему електронских уређаја велике густине, високе фреквенције и малих губитака. Међу њима, уређаји за напајање од силицијум карбида имају предности високе густине енергије, ниске потрошње енергије и мале величине и имају широке изгледе за примену у новим енергетским возилима, фотонапонским системима, железничком транспорту, великим подацима и другим пољима. РФ уређаји са галијум нитридом имају предности високе фреквенције, велике снаге, широког пропусног опсега, ниске потрошње енергије и мале величине и имају широке изгледе за примену у 5Г комуникацијама, Интернету ствари, војном радару и другим областима. Поред тога, уређаји за напајање засновани на галијум нитриду су широко коришћени у пољу ниског напона. Поред тога, последњих година се очекује да ће нови материјали галијум оксида формирати техничку комплементарност са постојећим СиЦ и ГаН технологијама и имати потенцијалне изгледе за примену у нискофреквентним и високонапонским пољима.

У поређењу са полупроводничким материјалима друге генерације, полупроводнички материјали треће генерације имају ширу ширину појасног размака (ширина појасног размака Си, типичног материјала полупроводничког материјала прве генерације, је око 1,1 еВ, ширина појасног размака ГаАс, типична материјал полупроводничког материјала друге генерације, је око 1,42еВ, а ширина појасног размака ГаН, типичног материјала треће генерације полупроводничког материјала, је изнад 2,3еВ), јачи отпор зрачења, јачи отпор на распад електричног поља и већа температурна отпорност. Полупроводнички материјали треће генерације са већом ширином појасног размака посебно су погодни за производњу електронских уређаја отпорних на зрачење, високе фреквенције, велике снаге и високе густине интеграције. Њихове примене у микроталасним радио фреквенцијским уређајима, ЛЕД диодама, ласерима, уређајима за напајање и другим областима привукле су велику пажњу, а показале су и широке развојне перспективе у мобилним комуникацијама, паметним мрежама, железничком транзиту, новим енергетским возилима, потрошачкој електроници и ултраљубичастом и плавом -уређаји зеленог светла [1].