1. Полупроводники третьего поколения
Технология полупроводников первого поколения была разработана на основе полупроводниковых материалов, таких как кремний (Si) и германий (Ge). Они стали материальной основой для развития транзисторов и технологии интегральных схем. Полупроводниковые материалы первого поколения заложили фундамент электронной промышленности в XX веке и являются основными материалами для технологии интегральных схем.
К полупроводниковым материалам второго поколения относятся в основном арсенид галлия, фосфид индия, фосфид галлия, арсенид индия, арсенид алюминия и их тройные соединения. Полупроводниковые материалы второго поколения являются основой оптоэлектронной информационной индустрии. На этой основе развились смежные отрасли, такие как освещение, дисплеи, лазеры и фотовольтаика. Они широко используются в современных информационных технологиях и оптоэлектронной дисплейной индустрии.
К числу типичных полупроводниковых материалов третьего поколения относятся нитрид галлия и карбид кремния. Благодаря широкой запрещенной зоне, высокой скорости дрейфа насыщения электронов, высокой теплопроводности и высокой напряженности пробоя, они являются идеальными материалами для создания электронных устройств с высокой удельной мощностью, высокой частотой и низкими потерями. Среди них силовые устройства на основе карбида кремния обладают преимуществами высокой плотности энергии, низкого энергопотребления и малых размеров, и имеют широкие перспективы применения в электромобилях, фотовольтаике, железнодорожном транспорте, обработке больших данных и других областях. Радиочастотные устройства на основе нитрида галлия обладают преимуществами высокой частоты, высокой мощности, широкой полосы пропускания, низкого энергопотребления и малых размеров, и имеют широкие перспективы применения в сетях связи 5G, Интернете вещей, военных радарах и других областях. Кроме того, силовые устройства на основе нитрида галлия широко используются в низковольтной области. В последние годы ожидается, что новые материалы на основе оксида галлия будут дополнять существующие технологии SiC и GaN и будут иметь потенциальные перспективы применения в низкочастотной и высоковольтной областях.
По сравнению с полупроводниковыми материалами второго поколения, полупроводниковые материалы третьего поколения обладают большей шириной запрещенной зоны (ширина запрещенной зоны Si, типичного материала первого поколения, составляет около 1,1 эВ, ширина запрещенной зоны GaAs, типичного материала второго поколения, составляет около 1,42 эВ, а ширина запрещенной зоны GaN, типичного материала третьего поколения, превышает 2,3 эВ), более высокой радиационной стойкостью, более высокой устойчивостью к пробою в электрическом поле и более высокой термостойкостью. Полупроводниковые материалы третьего поколения с более широкой запрещенной зоной особенно подходят для производства радиационно-стойких, высокочастотных, мощных электронных устройств с высокой плотностью интеграции. Их применение в микроволновых радиочастотных устройствах, светодиодах, лазерах, силовых устройствах и других областях привлекает большое внимание, и они демонстрируют широкие перспективы развития в мобильной связи, интеллектуальных сетях, железнодорожном транспорте, транспортных средствах на новых источниках энергии, бытовой электронике, а также ультрафиолетовых и сине-зеленых световых устройствах [1].
Дата публикации: 25 июня 2024 г.