Cyflwyniad i GaN lled-ddargludyddion trydydd cenhedlaeth a thechnoleg epitacsial gysylltiedig

1. Lled-ddargludyddion trydydd cenhedlaeth

Datblygwyd technoleg lled-ddargludyddion y genhedlaeth gyntaf yn seiliedig ar ddeunyddiau lled-ddargludyddion fel Si a Ge. Dyma'r sail ddeunyddiol ar gyfer datblygu transistorau a thechnoleg cylched integredig. Gosododd y deunyddiau lled-ddargludyddion cenhedlaeth gyntaf y sylfaen ar gyfer y diwydiant electronig yn yr 20fed ganrif ac maent yn ddeunyddiau sylfaenol ar gyfer technoleg cylched integredig.

Mae'r deunyddiau lled-ddargludyddion ail genhedlaeth yn cynnwys yn bennaf arsenid gallium, ffosffid indium, ffosffid gallium, arsenid indium, arsenid alwminiwm a'u cyfansoddion teiran. Y deunyddiau lled-ddargludyddion ail genhedlaeth yw sylfaen y diwydiant gwybodaeth optoelectronig. Ar y sail hon, mae diwydiannau cysylltiedig fel goleuo, arddangos, laser, a ffotofoltäig wedi'u datblygu. Fe'u defnyddir yn helaeth mewn technoleg gwybodaeth gyfoes a diwydiannau arddangos optoelectronig.

Mae deunyddiau cynrychioliadol o ddeunyddiau lled-ddargludyddion trydydd cenhedlaeth yn cynnwys gallium nitrid a silicon carbide. Oherwydd eu bwlch band eang, cyflymder drifft dirlawnder electronau uchel, dargludedd thermol uchel, a chryfder maes chwalfa uchel, maent yn ddeunyddiau delfrydol ar gyfer paratoi dyfeisiau electronig dwysedd pŵer uchel, amledd uchel, a cholled isel. Yn eu plith, mae gan ddyfeisiau pŵer silicon carbide fanteision dwysedd ynni uchel, defnydd ynni isel, a maint bach, ac mae ganddynt ragolygon cymhwysiad eang mewn cerbydau ynni newydd, ffotofoltäig, cludiant rheilffyrdd, data mawr, a meysydd eraill. Mae gan ddyfeisiau RF gallium nitrid fanteision amledd uchel, pŵer uchel, lled band eang, defnydd pŵer isel a maint bach, ac mae ganddynt ragolygon cymhwysiad eang mewn cyfathrebu 5G, Rhyngrwyd Pethau, radar milwrol a meysydd eraill. Yn ogystal, mae dyfeisiau pŵer sy'n seiliedig ar gallium nitrid wedi cael eu defnyddio'n helaeth yn y maes foltedd isel. Yn ogystal, yn ystod y blynyddoedd diwethaf, disgwylir i ddeunyddiau ocsid gallium sy'n dod i'r amlwg ffurfio cyflenwoldeb technegol â thechnolegau SiC a GaN presennol, a bod ganddynt ragolygon cymhwysiad posibl yn y meysydd amledd isel a foltedd uchel.

O'i gymharu â deunyddiau lled-ddargludyddion yr ail genhedlaeth, mae gan ddeunyddiau lled-ddargludyddion y drydedd genhedlaeth led bandgap ehangach (lled bandgap Si, deunydd nodweddiadol o ddeunydd lled-ddargludyddion y genhedlaeth gyntaf, yw tua 1.1eV, lled bandgap GaAs, deunydd nodweddiadol o ddeunydd lled-ddargludyddion yr ail genhedlaeth, yw tua 1.42eV, ac mae lled bandgap GaN, deunydd nodweddiadol o ddeunydd lled-ddargludyddion y drydedd genhedlaeth, yn uwch na 2.3eV), ymwrthedd ymbelydredd cryfach, ymwrthedd cryfach i chwalfa maes trydan, a gwrthiant tymheredd uwch. Mae deunyddiau lled-ddargludyddion y drydedd genhedlaeth gyda lled bandgap ehangach yn arbennig o addas ar gyfer cynhyrchu dyfeisiau electronig sy'n gwrthsefyll ymbelydredd, amledd uchel, pŵer uchel a dwysedd integreiddio uchel. Mae eu cymwysiadau mewn dyfeisiau amledd radio microdon, LEDs, laserau, dyfeisiau pŵer a meysydd eraill wedi denu llawer o sylw, ac maent wedi dangos rhagolygon datblygu eang mewn cyfathrebu symudol, gridiau clyfar, trafnidiaeth rheilffordd, cerbydau ynni newydd, electroneg defnyddwyr, a dyfeisiau golau uwchfioled a glas-wyrdd [1].