Kynning á þriðju kynslóð hálfleiðara GaN og tengdri epitaxial tækni

1. Þriðju kynslóðar hálfleiðarar

Fyrsta kynslóð hálfleiðaratækni var þróuð út frá hálfleiðaraefnum eins og Si og Ge. Hún er grunnurinn að þróun smára og samþættra hringrásartækni. Fyrsta kynslóð hálfleiðaraefnanna lagði grunninn að rafeindaiðnaðinum á 20. öld og eru undirstöðuefni fyrir samþætta hringrásartækni.

Önnur kynslóð hálfleiðaraefna inniheldur aðallega gallíumarseníð, indíumfosfíð, gallíumfosfíð, indíumarseníð, álarseníð og þríþætt efnasambönd þeirra. Önnur kynslóð hálfleiðaraefna er grunnurinn að ljósfræðilegri upplýsingaiðnaði. Á þessum grunni hafa verið þróaðar skyldar atvinnugreinar eins og lýsing, skjáir, leysigeislar og ljósavirkni. Þær eru mikið notaðar í nútíma upplýsingatækni og ljósfræðilegum skjáiðnaði.

Dæmigert efni fyrir þriðju kynslóð hálfleiðaraefna eru gallíumnítríð og kísillkarbíð. Vegna breitt bandbils, mikils mettunarhraða rafeinda, mikillar varmaleiðni og mikils niðurbrotssviðsstyrks eru þau kjörin efni til að búa til rafeindabúnað með mikla aflþéttleika, háa tíðni og lágt tap. Meðal þeirra hafa kísillkarbíð aflgjafar kosti mikils orkuþéttleika, lágrar orkunotkunar og lítillar stærðar og hafa víðtæka notkunarmöguleika í nýjum orkutækjum, sólarorku, járnbrautarflutningum, stórum gögnum og öðrum sviðum. Gallíumnítríð RF tæki hafa kosti háa tíðni, mikils afls, breitt bandbreiddar, lágrar orkunotkunar og lítillar stærðar og hafa víðtæka notkunarmöguleika í 5G samskiptum, internetinu hlutanna, hernaðarratsjá og öðrum sviðum. Að auki hafa aflgjafar byggð á gallíumnítríði verið mikið notaðir á lágspennusviðinu. Að auki er gert ráð fyrir að ný gallíumoxíð efni á undanförnum árum muni mynda tæknilega viðbót við núverandi SiC og GaN tækni og hafa mögulega notkunarmöguleika á lágtíðni og háspennusviðum.

Í samanburði við hálfleiðaraefni annarrar kynslóðar hafa hálfleiðaraefni þriðju kynslóðar breiðara bandbilsbreidd (bandbilsbreidd Si, dæmigert efni í fyrstu kynslóð hálfleiðaraefni, er um 1,1 eV, bandbilsbreidd GaAs, dæmigert efni í annarri kynslóð hálfleiðaraefni, er um 1,42 eV, og bandbilsbreidd GaN, dæmigert efni í þriðju kynslóð hálfleiðaraefni, er yfir 2,3 eV), sterkari geislunarþol, sterkari mótstöðu gegn rafmagnsbilun og hærri hitaþol. Þriðju kynslóð hálfleiðaraefni með breiðara bandbilsbreidd eru sérstaklega hentug til framleiðslu á geislunarþolnum, hátíðni, aflmiklum og þéttum rafeindabúnaði. Notkun þeirra í örbylgjuútvarpsbylgjubúnaði, LED ljósum, leysigeislum, aflgjafa og öðrum sviðum hefur vakið mikla athygli og þau hafa sýnt víðtæka þróunarmöguleika í farsímasamskiptum, snjallnetum, járnbrautarsamgöngum, nýjum orkutækjum, neytendaraftækjum og útfjólubláum og blágrænum ljósbúnaði [1].