Вступ до третього покоління напівпровідників GaN і відповідної епітаксійної технології

1. Напівпровідники третього покоління

Напівпровідникова технологія першого покоління була розроблена на основі таких напівпровідникових матеріалів, як Si та Ge. Це матеріальна основа для розробки транзисторів і технології інтегральних схем. Напівпровідникові матеріали першого покоління заклали основу електронної промисловості 20-го століття і є основними матеріалами для технології інтегральних схем.

Напівпровідникові матеріали другого покоління в основному включають арсенід галію, фосфід індію, фосфід галію, арсенід індію, арсенід алюмінію та їх потрійні сполуки. Напівпровідникові матеріали другого покоління є основою індустрії оптоелектронної інформації. На цій основі були розроблені суміжні галузі, такі як освітлення, дисплей, лазерна та фотоелектрична. Вони широко використовуються в сучасних інформаційних технологіях і оптико-електронних дисплеях.

Репрезентативні матеріали третього покоління напівпровідникових матеріалів включають нітрид галію та карбід кремнію. Завдяки широкій забороненій зоні, високій швидкості дрейфу насичення електронів, високій теплопровідності та високій напруженості поля пробою вони є ідеальними матеріалами для виготовлення електронних пристроїв з високою щільністю потужності, високою частотою та малими втратами. Серед них силові пристрої з карбіду кремнію мають такі переваги, як висока щільність енергії, низьке енергоспоживання та малий розмір, і мають широкі перспективи застосування в нових енергетичних транспортних засобах, фотоелектричних установках, залізничному транспорті, великих даних та інших сферах. Радіочастотні пристрої з нітриду галію мають такі переваги, як висока частота, висока потужність, широка смуга пропускання, низьке енергоспоживання та малий розмір, і мають широкі перспективи застосування в зв’язку 5G, Інтернеті речей, військових радарах та інших сферах. Крім того, силові пристрої на основі нітриду галію знайшли широке застосування в області низької напруги. Крім того, в останні роки очікується, що нові матеріали з оксиду галію будуть технічно доповнювати існуючі технології SiC і GaN і матимуть потенційні перспективи застосування в полях низької частоти та високої напруги.

Порівняно з напівпровідниковими матеріалами другого покоління напівпровідникові матеріали третього покоління мають більшу ширину забороненої зони (ширина забороненої зони Si, типового матеріалу напівпровідникового матеріалу першого покоління, становить приблизно 1,1 еВ, ширина забороненої зони GaAs, типова напівпровідникового матеріалу другого покоління становить приблизно 1,42 еВ, а ширина забороненої зони GaN, типового матеріалу напівпровідникового матеріалу третього покоління вище 2,3 еВ), сильніший опір випромінюванню, сильніший опір пробою електричного поля та вищі температурні опори. Напівпровідникові матеріали третього покоління з більшою шириною забороненої зони особливо підходять для виробництва радіаційно-стійких, високочастотних, потужних електронних пристроїв з високою щільністю інтеграції. Їх застосування в мікрохвильових радіочастотних пристроях, світлодіодах, лазерах, силових пристроях та інших галузях привернуло велику увагу, і вони показали широкі перспективи розвитку в мобільному зв’язку, розумних мережах, залізничному транспорті, транспортних засобах з новою енергією, споживчій електроніці, ультрафіолетовому та синьому променях. -прилади зеленого світла [1].