1. Ημιαγωγοί τρίτης γενιάς
Η τεχνολογία ημιαγωγών πρώτης γενιάς αναπτύχθηκε με βάση ημιαγωγικά υλικά όπως το Si και το Ge. Αποτελεί την υλική βάση για την ανάπτυξη τρανζίστορ και τεχνολογίας ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Τα ημιαγωγικά υλικά πρώτης γενιάς έθεσαν τα θεμέλια για την ηλεκτρονική βιομηχανία τον 20ό αιώνα και αποτελούν τα βασικά υλικά για την τεχνολογία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.
Τα ημιαγωγικά υλικά δεύτερης γενιάς περιλαμβάνουν κυρίως αρσενικούχο γάλλιο, φωσφίδιο ινδίου, φωσφίδιο γαλλίου, αρσενικούχο ινδίου, αρσενικούχο αργίλιο και τις τριαδικές τους ενώσεις. Τα ημιαγωγικά υλικά δεύτερης γενιάς αποτελούν τη βάση της οπτοηλεκτρονικής βιομηχανίας πληροφοριών. Σε αυτή τη βάση, έχουν αναπτυχθεί συναφείς βιομηχανίες όπως ο φωτισμός, οι οθόνες, τα λέιζερ και τα φωτοβολταϊκά. Χρησιμοποιούνται ευρέως στις σύγχρονες βιομηχανίες τεχνολογίας πληροφοριών και οπτοηλεκτρονικών οθονών.
Αντιπροσωπευτικά υλικά των ημιαγωγών τρίτης γενιάς περιλαμβάνουν το νιτρίδιο του γαλλίου και το καρβίδιο του πυριτίου. Λόγω του μεγάλου ενεργειακού χάσματος, της υψηλής ταχύτητας ολίσθησης κορεσμού ηλεκτρονίων, της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και της υψηλής έντασης πεδίου διάσπασης, είναι ιδανικά υλικά για την κατασκευή ηλεκτρονικών συσκευών υψηλής πυκνότητας ισχύος, υψηλής συχνότητας και χαμηλών απωλειών. Μεταξύ αυτών, οι συσκευές ισχύος από καρβίδιο του πυριτίου έχουν τα πλεονεκτήματα της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και του μικρού μεγέθους, και έχουν ευρείες προοπτικές εφαρμογής σε οχήματα νέας ενέργειας, φωτοβολταϊκά, σιδηροδρομικές μεταφορές, μεγάλα δεδομένα και άλλους τομείς. Οι συσκευές RF από νιτρίδιο του γαλλίου έχουν τα πλεονεκτήματα της υψηλής συχνότητας, της υψηλής ισχύος, του ευρέος εύρους ζώνης, της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και του μικρού μεγέθους, και έχουν ευρείες προοπτικές εφαρμογής στις επικοινωνίες 5G, το Διαδίκτυο των Πραγμάτων, τα στρατιωτικά ραντάρ και άλλους τομείς. Επιπλέον, οι συσκευές ισχύος που βασίζονται στο νιτρίδιο του γαλλίου έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στον τομέα της χαμηλής τάσης. Επιπλέον, τα τελευταία χρόνια, τα αναδυόμενα υλικά οξειδίου του γαλλίου αναμένεται να αποτελέσουν τεχνική συμπληρωματικότητα με τις υπάρχουσες τεχνολογίες SiC και GaN, και έχουν πιθανές προοπτικές εφαρμογής στους τομείς χαμηλής συχνότητας και υψηλής τάσης.
Σε σύγκριση με τα ημιαγωγικά υλικά δεύτερης γενιάς, τα ημιαγωγικά υλικά τρίτης γενιάς έχουν μεγαλύτερο εύρος ενεργειακού χάσματος (το εύρος ενεργειακού χάσματος του Si, ενός τυπικού υλικού του ημιαγωγικού υλικού πρώτης γενιάς, είναι περίπου 1,1 eV, το εύρος ενεργειακού χάσματος του GaAs, ενός τυπικού υλικού του ημιαγωγικού υλικού δεύτερης γενιάς, είναι περίπου 1,42 eV και το εύρος ενεργειακού χάσματος του GaN, ενός τυπικού υλικού του ημιαγωγικού υλικού τρίτης γενιάς, είναι πάνω από 2,3 eV), ισχυρότερη αντίσταση στην ακτινοβολία, ισχυρότερη αντίσταση στη διάσπαση του ηλεκτρικού πεδίου και υψηλότερη αντοχή στη θερμοκρασία. Τα ημιαγωγικά υλικά τρίτης γενιάς με μεγαλύτερο εύρος ενεργειακού χάσματος είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για την παραγωγή ηλεκτρονικών συσκευών ανθεκτικών στην ακτινοβολία, υψηλής συχνότητας, υψηλής ισχύος και υψηλής πυκνότητας ολοκλήρωσης. Οι εφαρμογές τους σε συσκευές ραδιοσυχνοτήτων μικροκυμάτων, LED, λέιζερ, συσκευές ισχύος και άλλους τομείς έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή και έχουν δείξει ευρείες προοπτικές ανάπτυξης στις κινητές επικοινωνίες, τα έξυπνα δίκτυα, τις σιδηροδρομικές μεταφορές, τα νέα ενεργειακά οχήματα, τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης και τις συσκευές υπεριώδους και μπλε-πράσινου φωτός [1].
Ώρα δημοσίευσης: 25 Ιουνίου 2024