Вовед во полупроводничкиот GaN од третата генерација и сродната епитаксијална технологија

1. Полупроводници од трета генерација

Полупроводничката технологија од првата генерација е развиена врз основа на полупроводнички материјали како што се Si и Ge. Таа е материјална основа за развој на транзистори и технологија на интегрирани кола. Полупроводничките материјали од првата генерација ги поставија темелите на електронската индустрија во 20 век и се основни материјали за технологија на интегрирани кола.

Полупроводничките материјали од втора генерација главно вклучуваат галиум арсенид, индиум фосфид, галиум фосфид, индиум арсенид, алуминиум арсенид и нивните тернерни соединенија. Полупроводничките материјали од втора генерација се основа на оптоелектронската информатичка индустрија. Врз основа на ова, развиени се сродни индустрии како што се осветлување, дисплеи, ласерски и фотоволтаични индустрии. Тие се широко користени во современите индустрии за информатичка технологија и оптоелектронски дисплеи.

Репрезентативни материјали на полупроводничките материјали од третата генерација вклучуваат галиум нитрид и силициум карбид. Поради нивниот широк енергетски јаз, висока брзина на поместување на електронската сатурација, висока топлинска спроводливост и висока јачина на распаѓачкото поле, тие се идеални материјали за подготовка на електронски уреди со висока густина на моќност, висока фреквенција и ниски загуби. Меѓу нив, уредите за напојување од силициум карбид имаат предности на висока густина на енергија, ниска потрошувачка на енергија и мала големина, и имаат широки перспективи за примена во возила со нова енергија, фотоволтаици, железнички транспорт, големи податоци и други области. RF уредите со галиум нитрид имаат предности на висока фреквенција, висока моќност, широк пропусен опсег, ниска потрошувачка на енергија и мала големина, и имаат широки перспективи за примена во 5G комуникациите, Интернет на нештата, воени радари и други области. Покрај тоа, уредите за напојување базирани на галиум нитрид се широко користени во нисконапонското поле. Покрај тоа, во последниве години, се очекува новите материјали од галиум оксид да формираат техничка комплементарност со постојните SiC и GaN технологии и да имаат потенцијални перспективи за примена во нискофреквентните и високонапонските полиња.

Во споредба со полупроводничките материјали од втората генерација, полупроводничките материјали од третата генерација имаат поширока ширина на енергетскиот јаз (ширината на енергетскиот јаз на Si, типичен материјал од полупроводничкиот материјал од првата генерација, е околу 1,1 eV, ширината на енергетскиот јаз на GaAs, типичен материјал од полупроводничкиот материјал од втората генерација, е околу 1,42 eV, а ширината на енергетскиот јаз на GaN, типичен материјал од полупроводничкиот материјал од третата генерација, е над 2,3 eV), посилна отпорност на зрачење, посилна отпорност на дефект на електричното поле и поголема отпорност на температура. Полупроводничките материјали од третата генерација со поширока ширина на енергетскиот јаз се особено погодни за производство на електронски уреди отпорни на зрачење, високофреквентни, со голема моќност и висока густина на интеграција. Нивната примена во уреди со микробранови радиофреквенции, LED диоди, ласери, уреди за напојување и други области привлече големо внимание и покажа широки перспективи за развој во мобилните комуникации, паметните мрежи, железничкиот транзит, возилата со нова енергија, потрошувачката електроника и уредите со ултравиолетово и сино-зелено светло [1].