Üçüncü nəsil yarımkeçirici GaN və əlaqəli epitaksial texnologiyaya giriş

1. Üçüncü nəsil yarımkeçiricilər

Birinci nəsil yarımkeçirici texnologiyası Si və Ge kimi yarımkeçirici materiallara əsaslanaraq hazırlanmışdır. Bu, tranzistorların və inteqral dövrə texnologiyasının inkişafı üçün maddi əsasdır. Birinci nəsil yarımkeçirici materiallar 20-ci əsrdə elektronika sənayesinin təməlini qoymuş və inteqral dövrə texnologiyası üçün əsas materiallardır.

İkinci nəsil yarımkeçirici materiallar əsasən qallium arsenid, indium fosfid, qallium fosfid, indium arsenid, alüminium arsenid və onların üçlü birləşmələrini əhatə edir. İkinci nəsil yarımkeçirici materiallar optoelektronik informasiya sənayesinin əsasını təşkil edir. Bu əsasda işıqlandırma, displey, lazer və fotovoltaik kimi əlaqəli sənaye sahələri inkişaf etdirilib. Onlar müasir informasiya texnologiyaları və optoelektronik displey sənayesində geniş istifadə olunur.

Üçüncü nəsil yarımkeçirici materialların nümayəndə materiallarına qallium nitridi və silikon karbid daxildir. Geniş zolaq boşluğu, yüksək elektron doyma sürüşmə sürəti, yüksək istilik keçiriciliyi və yüksək parçalanma sahəsi gücünə görə, onlar yüksək güclü sıxlıq, yüksək tezlikli və aşağı itkili elektron cihazlar hazırlamaq üçün ideal materiallardır. Bunların arasında silikon karbid güc cihazları yüksək enerji sıxlığı, aşağı enerji istehlakı və kiçik ölçü üstünlüklərinə malikdir və yeni enerji nəqliyyat vasitələrində, fotovoltaiklərdə, dəmir yolu nəqliyyatında, böyük məlumatlarda və digər sahələrdə geniş tətbiq perspektivlərinə malikdir. Qallium nitrid RF cihazları yüksək tezlikli, yüksək güc, geniş bant genişliyi, aşağı enerji istehlakı və kiçik ölçü üstünlüklərinə malikdir və 5G rabitəsində, Əşyaların İnternetində, hərbi radarlarda və digər sahələrdə geniş tətbiq perspektivlərinə malikdir. Bundan əlavə, qallium nitrid əsaslı güc cihazları aşağı gərginlikli sahədə geniş istifadə olunur. Bundan əlavə, son illərdə inkişaf etməkdə olan qallium oksid materiallarının mövcud SiC və GaN texnologiyaları ilə texniki tamamlayıcılıq yaratması və aşağı tezlikli və yüksək gərginlikli sahələrdə potensial tətbiq perspektivlərinə malik olması gözlənilir.

İkinci nəsil yarımkeçirici materiallarla müqayisədə, üçüncü nəsil yarımkeçirici materiallar daha geniş zolaq genişliyinə malikdir (birinci nəsil yarımkeçirici materialın tipik materialı olan Si-nin zolaq genişliyi təxminən 1,1 eV, ikinci nəsil yarımkeçirici materialın tipik materialı olan GaAs-ın zolaq genişliyi təxminən 1,42 eV və üçüncü nəsil yarımkeçirici materialın tipik materialı olan GaN-in zolaq genişliyi 2,3 eV-dən yuxarıdır), daha güclü radiasiya müqavimətinə, elektrik sahəsinin pozulmasına daha güclü müqavimətə və daha yüksək temperatur müqavimətinə malikdir. Daha geniş zolaq genişliyinə malik üçüncü nəsil yarımkeçirici materiallar, xüsusilə radiasiyaya davamlı, yüksək tezlikli, yüksək güclü və yüksək inteqrasiya sıxlığına malik elektron cihazların istehsalı üçün əlverişlidir. Onların mikrodalğalı radiotezlikli cihazlarda, LED-lərdə, lazerlərdə, güc cihazlarında və digər sahələrdə tətbiqləri çox diqqət çəkib və mobil rabitə, ağıllı şəbəkələr, dəmir yolu tranziti, yeni enerji nəqliyyat vasitələri, istehlakçı elektronikası, ultrabənövşəyi və mavi-yaşıl işıq cihazlarında geniş inkişaf perspektivləri göstərib [1].