Panimula sa ikatlong henerasyong semiconductor na GaN at kaugnay na teknolohiyang epitaxial

1. Third-generation semiconductors

Ang unang henerasyong teknolohiya ng semiconductor ay binuo batay sa mga materyales ng semiconductor tulad ng Si at Ge. Ito ang materyal na batayan para sa pagbuo ng mga transistors at integrated circuit na teknolohiya. Ang unang henerasyong materyales ng semiconductor ay naglatag ng pundasyon para sa elektronikong industriya noong ika-20 siglo at ang mga pangunahing materyales para sa integrated circuit na teknolohiya.

Ang pangalawang henerasyong semiconductor na materyales ay pangunahing kinabibilangan ng gallium arsenide, indium phosphide, gallium phosphide, indium arsenide, aluminum arsenide at ang kanilang mga ternary compound. Ang pangalawang henerasyong materyales ng semiconductor ay ang pundasyon ng industriya ng optoelectronic na impormasyon. Sa batayan na ito, ang mga kaugnay na industriya tulad ng pag-iilaw, display, laser, at photovoltaics ay binuo. Malawakang ginagamit ang mga ito sa kontemporaryong teknolohiya ng impormasyon at mga industriya ng optoelectronic display.

Ang mga kinatawan ng materyales ng ikatlong henerasyong semiconductor na materyales ay kinabibilangan ng gallium nitride at silicon carbide. Dahil sa kanilang malawak na band gap, mataas na electron saturation drift velocity, mataas na thermal conductivity, at mataas na breakdown field strength, ang mga ito ay mainam na materyales para sa paghahanda ng high-power density, high-frequency, at low-loss na electronic device. Kabilang sa mga ito, ang mga silicon carbide power device ay may mga pakinabang ng mataas na density ng enerhiya, mababang pagkonsumo ng enerhiya, at maliit na sukat, at may malawak na mga prospect ng aplikasyon sa mga bagong sasakyang pang-enerhiya, photovoltaics, transportasyon ng tren, malaking data, at iba pang larangan. Ang mga gallium nitride RF device ay may mga pakinabang ng mataas na frequency, mataas na kapangyarihan, malawak na bandwidth, mababang paggamit ng kuryente at maliit na sukat, at may malawak na mga prospect ng aplikasyon sa mga komunikasyon sa 5G, Internet of Things, military radar at iba pang larangan. Sa karagdagan, ang gallium nitride-based na mga power device ay malawakang ginagamit sa low-voltage field. Bilang karagdagan, sa mga nakalipas na taon, ang mga umuusbong na materyales ng gallium oxide ay inaasahang bubuo ng teknikal na komplementaridad sa mga umiiral na teknolohiya ng SiC at GaN, at may potensyal na mga prospect ng aplikasyon sa mababang dalas at mataas na boltahe na mga larangan.

Kung ikukumpara sa mga second-generation semiconductor material, ang third-generation semiconductor material ay may mas malawak na bandgap width (ang bandgap width ng Si, isang tipikal na materyal ng first-generation semiconductor material, ay humigit-kumulang 1.1eV, ang bandgap width ng GaAs, isang tipikal na materyal ng pangalawang henerasyong materyal na semiconductor, ay humigit-kumulang 1.42eV, at ang lapad ng bandgap ng Ang GaN, isang tipikal na materyal ng third-generation semiconductor material, ay higit sa 2.3eV), mas malakas na radiation resistance, mas malakas na resistensya sa electric field breakdown, at mas mataas na temperature resistance. Ang mga third-generation na semiconductor na materyales na may mas malawak na bandgap width ay partikular na angkop para sa paggawa ng radiation-resistant, high-frequency, high-power at high-integration-density na electronic device. Ang kanilang mga aplikasyon sa microwave radio frequency device, LED, laser, power device at iba pang larangan ay nakaakit ng maraming atensyon, at nagpakita sila ng malawak na prospect ng pag-unlad sa mga mobile na komunikasyon, smart grids, rail transit, bagong enerhiya na sasakyan, consumer electronics, at ultraviolet at asul. -mga aparatong berdeng ilaw [1].