1. Полупроводники третьего поколения
Полупроводниковая технология первого поколения была разработана на основе полупроводниковых материалов, таких как Si и Ge. Она является материальной основой для разработки транзисторов и технологии интегральных схем. Полупроводниковые материалы первого поколения заложили основу электронной промышленности в 20 веке и являются основными материалами для технологии интегральных схем.
К полупроводниковым материалам второго поколения в основном относятся арсенид галлия, фосфид индия, фосфид галлия, арсенид индия, арсенид алюминия и их тройные соединения. Полупроводниковые материалы второго поколения являются основой оптоэлектронной информационной промышленности. На этой основе были разработаны такие смежные отрасли, как освещение, дисплей, лазер и фотоэлектричество. Они широко используются в современных информационных технологиях и оптоэлектронной дисплейной промышленности.
Представительные материалы полупроводниковых материалов третьего поколения включают нитрид галлия и карбид кремния. Благодаря своей широкой запрещенной зоне, высокой скорости дрейфа насыщения электронов, высокой теплопроводности и высокой напряженности поля пробоя они являются идеальными материалами для изготовления электронных устройств с высокой плотностью мощности, высокой частотой и малыми потерями. Среди них силовые устройства из карбида кремния обладают преимуществами высокой плотности энергии, низкого энергопотребления и малого размера и имеют широкие перспективы применения в новых энергетических транспортных средствах, фотоэлектричестве, железнодорожном транспорте, больших данных и других областях. Радиочастотные устройства из нитрида галлия обладают преимуществами высокой частоты, высокой мощности, широкой полосы пропускания, низкого энергопотребления и малого размера и имеют широкие перспективы применения в коммуникациях 5G, Интернете вещей, военных радарах и других областях. Кроме того, силовые устройства на основе нитрида галлия широко используются в области низкого напряжения. Кроме того, в последние годы ожидается, что новые материалы на основе оксида галлия сформируют техническую взаимодополняемость с существующими технологиями SiC и GaN и будут иметь потенциальные перспективы применения в областях низких частот и высокого напряжения.
По сравнению с полупроводниковыми материалами второго поколения, полупроводниковые материалы третьего поколения имеют более широкую ширину запрещенной зоны (ширина запрещенной зоны Si, типичного материала полупроводниковых материалов первого поколения, составляет около 1,1 эВ, ширина запрещенной зоны GaAs, типичного материала полупроводниковых материалов второго поколения, составляет около 1,42 эВ, а ширина запрещенной зоны GaN, типичного материала полупроводниковых материалов третьего поколения, превышает 2,3 эВ), более высокую радиационную стойкость, более высокую стойкость к пробоям электрическим полем и более высокую температурную стойкость. Полупроводниковые материалы третьего поколения с более широкой шириной запрещенной зоны особенно подходят для производства радиационно-стойких, высокочастотных, высокомощных и высокоинтегрированных электронных устройств. Их применение в микроволновых радиочастотных устройствах, светодиодах, лазерах, силовых устройствах и других областях привлекло большое внимание, и они показали широкие перспективы развития в мобильной связи, интеллектуальных сетях, железнодорожном транспорте, новых энергетических транспортных средствах, бытовой электронике, а также устройствах ультрафиолетового и сине-зеленого света [1].
Время публикации: 25 июня 2024 г.