მესამე თაობის ნახევარგამტარული GaN-ის და მასთან დაკავშირებული ეპიტაქსიური ტექნოლოგიის შესავალი

1. მესამე თაობის ნახევარგამტარები

პირველი თაობის ნახევარგამტარული ტექნოლოგია შემუშავდა ნახევარგამტარული მასალების, როგორიცაა Si და Ge, საფუძველზე. ის წარმოადგენს ტრანზისტორებისა და ინტეგრირებული სქემების ტექნოლოგიის განვითარების მატერიალურ საფუძველს. პირველი თაობის ნახევარგამტარულმა მასალებმა საფუძველი ჩაუყარა ელექტრონულ ინდუსტრიას XX საუკუნეში და წარმოადგენს ინტეგრირებული სქემების ტექნოლოგიის ძირითად მასალებს.

მეორე თაობის ნახევარგამტარული მასალები ძირითადად მოიცავს გალიუმის არსენიდს, ინდიუმის ფოსფიდს, გალიუმის ფოსფიდს, ინდიუმის არსენიდს, ალუმინის არსენიდს და მათ სამნაერთებს. მეორე თაობის ნახევარგამტარული მასალები ოპტოელექტრონული საინფორმაციო ინდუსტრიის საფუძველს წარმოადგენს. ამის საფუძველზე განვითარდა მასთან დაკავშირებული დარგები, როგორიცაა განათება, დისპლეი, ლაზერული და ფოტოელექტრული ენერგია. ისინი ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე საინფორმაციო ტექნოლოგიებისა და ოპტოელექტრონული დისპლეის ინდუსტრიებში.

მესამე თაობის ნახევარგამტარული მასალების წარმომადგენლობითი მასალებია გალიუმის ნიტრიდი და სილიციუმის კარბიდი. ფართო ზოლური უფსკრულის, ელექტრონების გაჯერების მაღალი დრიფტის სიჩქარის, მაღალი თბოგამტარობისა და დაშლის ველის მაღალი სიძლიერის გამო, ისინი იდეალური მასალებია მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივის, მაღალი სიხშირის და დაბალი დანაკარგის ელექტრონული მოწყობილობების დასამზადებლად. მათ შორის, სილიციუმის კარბიდის ენერგომოწყობილობებს აქვთ მაღალი ენერგიის სიმკვრივის, დაბალი ენერგიის მოხმარებისა და მცირე ზომის უპირატესობები და აქვთ ფართო გამოყენების პერსპექტივები ახალი ენერგიის სატრანსპორტო საშუალებებში, ფოტოელექტრულ ენერგიაში, რკინიგზის ტრანსპორტში, დიდ მონაცემებსა და სხვა სფეროებში. გალიუმის ნიტრიდის რადიოსიხშირულ მოწყობილობებს აქვთ მაღალი სიხშირის, მაღალი სიმძლავრის, ფართო გამტარობის, დაბალი ენერგიის მოხმარებისა და მცირე ზომის უპირატესობები და აქვთ ფართო გამოყენების პერსპექტივები 5G კომუნიკაციებში, ნივთების ინტერნეტში, სამხედრო რადარსა და სხვა სფეროებში. გარდა ამისა, გალიუმის ნიტრიდზე დაფუძნებული ენერგომოწყობილობები ფართოდ გამოიყენება დაბალი ძაბვის სფეროში. გარდა ამისა, ბოლო წლებში, ახალი გალიუმის ოქსიდის მასალები, სავარაუდოდ, შექმნის ტექნიკურ ავსებას არსებულ SiC და GaN ტექნოლოგიებთან და ექნება პოტენციური გამოყენების პერსპექტივები დაბალი სიხშირის და მაღალი ძაბვის სფეროებში.

მეორე თაობის ნახევარგამტარულ მასალებთან შედარებით, მესამე თაობის ნახევარგამტარულ მასალებს უფრო ფართო ზოლური სიგანე აქვთ (პირველი თაობის ნახევარგამტარული მასალის ტიპიური მასალის, Si-ის ზოლური სიგანე დაახლოებით 1.1 eV-ია, მეორე თაობის ნახევარგამტარული მასალის ტიპიური მასალის, GaAs-ის ზოლური სიგანე დაახლოებით 1.42 eV-ია, ხოლო მესამე თაობის ნახევარგამტარული მასალის ტიპიური მასალის, GaN-ის ზოლური სიგანე 2.3 eV-ზე მეტია), უფრო ძლიერი რადიაციული წინააღმდეგობა, ელექტრული ველის დაშლისადმი უფრო ძლიერი წინააღმდეგობა და უფრო მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა. მესამე თაობის ნახევარგამტარული მასალები უფრო ფართო ზოლური სისქით განსაკუთრებით შესაფერისია რადიაციისადმი მდგრადი, მაღალი სიხშირის, მაღალი სიმძლავრის და მაღალი ინტეგრაციის სიმკვრივის ელექტრონული მოწყობილობების წარმოებისთვის. მათმა გამოყენებამ მიკროტალღურ რადიოსიხშირულ მოწყობილობებში, LED-ებში, ლაზერებში, ენერგეტიკულ მოწყობილობებსა და სხვა სფეროებში დიდი ყურადღება მიიპყრო და მათ ფართო განვითარების პერსპექტივები აჩვენეს მობილურ კომუნიკაციებში, ჭკვიან ქსელებში, რკინიგზის ტრანზიტში, ახალი ენერგეტიკული სატრანსპორტო საშუალებებში, სამომხმარებლო ელექტრონიკაში და ულტრაიისფერი და ლურჯ-მწვანე სინათლის მოწყობილობებში [1].