Гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч GaN болон холбогдох эпитаксиал технологийн танилцуулга

1. Гурав дахь үеийн хагас дамжуулагчид

Эхний үеийн хагас дамжуулагч технологийг Si болон Ge зэрэг хагас дамжуулагч материалууд дээр үндэслэн боловсруулсан. Энэ нь транзистор болон нэгдсэн хэлхээний технологийн хөгжлийн материаллаг үндэс суурь юм. Эхний үеийн хагас дамжуулагч материалууд нь 20-р зуунд электроникийн үйлдвэрлэлийн үндэс суурийг тавьсан бөгөөд нэгдсэн хэлхээний технологийн үндсэн материалууд юм.

Хоёр дахь үеийн хагас дамжуулагч материалуудад голчлон галлийн арсенид, индий фосфид, галлийн фосфид, индий арсенид, хөнгөн цагаан арсенид болон тэдгээрийн гурвалсан нэгдлүүд багтдаг. Хоёр дахь үеийн хагас дамжуулагч материалууд нь оптоэлектроник мэдээллийн салбарын үндэс суурь болдог. Үүний үндсэн дээр гэрэлтүүлэг, дэлгэц, лазер, фотоэлектрик зэрэг холбогдох салбаруудыг хөгжүүлсэн. Эдгээрийг орчин үеийн мэдээллийн технологи, оптоэлектроник дэлгэцийн салбарт өргөн ашигладаг.

Гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч материалын төлөөллийн материалуудад галлийн нитрид болон цахиурын карбид орно. Өргөн зурвасын зай, электрон ханалтын өндөр хурд, дулаан дамжуулалт, өндөр эвдрэлийн талбайн хүч зэрэг нь өндөр чадлын нягтрал, өндөр давтамж, бага алдагдалтай электрон төхөөрөмж бэлтгэхэд тохиромжтой материал юм. Тэдгээрийн дотор цахиурын карбидын цахилгаан төхөөрөмжүүд нь өндөр эрчим хүчний нягтрал, бага эрчим хүчний хэрэглээ, жижиг хэмжээтэй давуу талтай бөгөөд шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл, фотовольтайк, төмөр замын тээвэр, их өгөгдөл болон бусад салбарт өргөн хэрэглээний хэтийн төлөвтэй. Галлийн нитрид RF төхөөрөмжүүд нь өндөр давтамж, өндөр хүчин чадал, өргөн зурвасын өргөн, бага эрчим хүчний хэрэглээ, жижиг хэмжээтэй давуу талтай бөгөөд 5G харилцаа холбоо, Эд зүйлсийн интернет, цэргийн радар болон бусад салбарт өргөн хэрэглээний хэтийн төлөвтэй. Үүнээс гадна, галлийн нитрид дээр суурилсан цахилгаан төхөөрөмжүүдийг бага хүчдэлийн салбарт өргөн ашиглаж байна. Үүнээс гадна, сүүлийн жилүүдэд шинээр гарч ирж буй галлийн ислийн материалууд нь одоо байгаа SiC болон GaN технологиудтай техникийн нөхөлтийг бий болгож, бага давтамж, өндөр хүчдэлийн салбарт ашиглах хэтийн төлөвтэй байх төлөвтэй байна.

Хоёр дахь үеийн хагас дамжуулагч материалуудтай харьцуулахад гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч материалууд нь илүү өргөн зурвасын өргөнтэй (нэгдүгээр үеийн хагас дамжуулагч материалын ердийн материал болох Si-ийн зурвасын өргөн нь ойролцоогоор 1.1 эВ, хоёр дахь үеийн хагас дамжуулагч материалын ердийн материал болох GaAs-ийн зурвасын өргөн нь ойролцоогоор 1.42 эВ, гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч материалын ердийн материал болох GaN-ийн зурвасын өргөн нь 2.3 эВ-ээс дээш), илүү хүчтэй цацрагийн эсэргүүцэл, цахилгаан орны эвдрэлд илүү хүчтэй эсэргүүцэл, өндөр температурын эсэргүүцэлтэй. Илүү өргөн зурвасын өргөнтэй гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч материалууд нь цацрагт тэсвэртэй, өндөр давтамжтай, өндөр хүчин чадалтай, өндөр интеграцийн нягтралтай электрон төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд онцгой тохиромжтой. Тэдгээрийг богино долгионы радио давтамжийн төхөөрөмж, LED, лазер, цахилгаан төхөөрөмж болон бусад салбарт хэрэглэх нь олны анхаарлыг татаж, хөдөлгөөнт холбоо, ухаалаг сүлжээ, төмөр замын тээвэр, шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл, хэрэглээний электроник, хэт ягаан туяа, цэнхэр ногоон гэрлийн төхөөрөмжүүдэд өргөн хүрээтэй хөгжлийн хэтийн төлөвийг харуулсан [1].