1. أشباه الموصلات من الجيل الثالث
طُوِّرت تقنية أشباه الموصلات من الجيل الأول بالاعتماد على مواد أشباه الموصلات مثل السيليكون والجرمانيوم. وتُشكِّل هذه المواد الأساس لتطوير الترانزستورات وتكنولوجيا الدوائر المتكاملة. وقد أرست مواد أشباه الموصلات من الجيل الأول أسس صناعة الإلكترونيات في القرن العشرين، وهي المواد الأساسية لتكنولوجيا الدوائر المتكاملة.
تشمل مواد أشباه الموصلات من الجيل الثاني بشكل رئيسي زرنيخيد الغاليوم، وفوسفيد الإنديوم، وفوسفيد الغاليوم، وزرنيخيد الإنديوم، وزرنيخيد الألومنيوم، ومركباتها الثلاثية. تُشكل مواد أشباه الموصلات من الجيل الثاني أساس صناعة المعلومات البصرية الإلكترونية. وعلى هذا الأساس، تطورت صناعات ذات صلة، مثل الإضاءة، والشاشات، والليزر، والطاقة الكهروضوئية. وتُستخدم هذه المواد على نطاق واسع في تكنولوجيا المعلومات المعاصرة وصناعات شاشات العرض البصرية الإلكترونية.
تشمل المواد النموذجية لأشباه الموصلات من الجيل الثالث نتريد الغاليوم وكربيد السيليكون. بفضل فجوة النطاق العريض، وسرعة انجراف تشبع الإلكترونات العالية، والموصلية الحرارية العالية، وقوة مجال الانهيار العالية، تُعدّ هذه المواد مثالية لتحضير أجهزة إلكترونية عالية الكثافة والتردد والفقد. من بين هذه المواد، تتميز أجهزة الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون بكثافة طاقة عالية، واستهلاك منخفض للطاقة، وحجم صغير، ولها تطبيقات واسعة في مركبات الطاقة الجديدة، والطاقة الكهروضوئية، والنقل بالسكك الحديدية، والبيانات الضخمة، وغيرها من المجالات. تتميز أجهزة التردد اللاسلكي المصنوعة من نتريد الغاليوم بترددها العالي، وطاقتها العالية، وعرض نطاقها الترددي الواسع، واستهلاكها المنخفض للطاقة، وحجمها الصغير، ولها تطبيقات واسعة في اتصالات الجيل الخامس، وإنترنت الأشياء، والرادار العسكري، وغيرها من المجالات. بالإضافة إلى ذلك، استُخدمت أجهزة الطاقة القائمة على نتريد الغاليوم على نطاق واسع في مجال الجهد المنخفض. بالإضافة إلى ذلك، من المتوقع في السنوات الأخيرة أن تشكل مواد أكسيد الغاليوم الناشئة تكاملاً تقنياً مع تقنيات SiC وGaN الحالية، وأن يكون لها آفاق تطبيق محتملة في مجالات التردد المنخفض والجهد العالي.
بالمقارنة مع مواد أشباه الموصلات من الجيل الثاني، تتميز مواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث بعرض فجوة نطاق أوسع (يبلغ عرض فجوة النطاق للسيليكون، وهو مادة نموذجية من مواد أشباه الموصلات من الجيل الأول، حوالي 1.1 إلكترون فولت، وعرض فجوة النطاق للغاليوم زرنيخيد الغاليوم، وهو مادة نموذجية من مواد أشباه الموصلات من الجيل الثاني، حوالي 1.42 إلكترون فولت، وعرض فجوة النطاق لنِتيد الغاليوم، وهو مادة نموذجية من مواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث، أعلى من 2.3 إلكترون فولت)، بالإضافة إلى مقاومة إشعاعية أقوى، ومقاومة أقوى لانهيار المجال الكهربائي، ومقاومة أعلى لدرجة الحرارة. تُعد مواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث ذات عرض فجوة النطاق الأوسع مناسبة بشكل خاص لإنتاج أجهزة إلكترونية مقاومة للإشعاع، وعالية التردد، وعالية القدرة، وعالية الكثافة التكاملية. وقد جذبت تطبيقاتها في أجهزة ترددات الميكروويف، ومصابيح LED، والليزر، وأجهزة الطاقة وغيرها من المجالات الكثير من الاهتمام، وأظهرت آفاق تطوير واسعة في مجال الاتصالات المتنقلة، والشبكات الذكية، والنقل بالسكك الحديدية، ومركبات الطاقة الجديدة، والإلكترونيات الاستهلاكية، وأجهزة الأشعة فوق البنفسجية والأزرق والأخضر [1].
وقت النشر: ٢٥ يونيو ٢٠٢٤