மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி GaN மற்றும் அது தொடர்பான எபிடெக்சியல் தொழில்நுட்பம் குறித்த அறிமுகம்

1. மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திகள்

முதல் தலைமுறை குறைக்கடத்தி தொழில்நுட்பமானது, சிலிக்கான் (Si) மற்றும் ஜெர்மானியம் (Ge) போன்ற குறைக்கடத்திப் பொருட்களை அடிப்படையாகக் கொண்டு உருவாக்கப்பட்டது. இது டிரான்சிஸ்டர்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்று தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சிக்கு மூலப்பொருட்களாக விளங்குகிறது. முதல் தலைமுறை குறைக்கடத்திப் பொருட்கள் 20 ஆம் நூற்றாண்டில் மின்னணுத் தொழில்துறைக்கு அடித்தளமிட்டதோடு, ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்று தொழில்நுட்பத்திற்கான அடிப்படைப் பொருட்களாகவும் திகழ்கின்றன.

இரண்டாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திப் பொருட்களில் முக்கியமாக காலியம் ஆர்சனைடு, இண்டியம் பாஸ்பைடு, அலுமினியம் ஆர்சனைடு மற்றும் அவற்றின் மும்மைச் சேர்மங்கள் அடங்கும். இரண்டாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திப் பொருட்கள் ஒளியியல் மின்னணு தகவல் தொழில்துறையின் அடித்தளமாக விளங்குகின்றன. இதன் அடிப்படையில், ஒளி, காட்சி, லேசர் மற்றும் ஒளிமின்னழுத்தம் போன்ற தொடர்புடைய தொழில்கள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. அவை தற்கால தகவல் தொழில்நுட்பம் மற்றும் ஒளியியல் மின்னணு காட்சித் தொழில்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திப் பொருட்களின் பிரதிநிதித்துவப் பொருட்களில் காலியம் நைட்ரைடு மற்றும் சிலிக்கான் கார்பைடு ஆகியவை அடங்கும். அவற்றின் பரந்த பட்டை இடைவெளி, உயர் எலக்ட்ரான் செறிவூட்டல் சறுக்கு வேகம், உயர் வெப்பக் கடத்துத்திறன் மற்றும் உயர் முறிவுப் புல வலிமை ஆகியவற்றின் காரணமாக, அவை உயர்-சக்தி அடர்த்தி, உயர்-அதிர்வெண் மற்றும் குறைந்த-இழப்பு மின்னணு சாதனங்களைத் தயாரிப்பதற்கு உகந்த பொருட்களாகும். அவற்றுள், சிலிக்கான் கார்பைடு சக்தி சாதனங்கள் உயர் ஆற்றல் அடர்த்தி, குறைந்த ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் சிறிய அளவு போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் புதிய ஆற்றல் வாகனங்கள், ஒளிமின்னழுத்தங்கள், இரயில் போக்குவரத்து, பெருந்தரவு மற்றும் பிற துறைகளில் பரந்த பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளைக் கொண்டுள்ளன. காலியம் நைட்ரைடு RF சாதனங்கள் உயர் அதிர்வெண், உயர் சக்தி, பரந்த அலைவரிசை, குறைந்த ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் சிறிய அளவு போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் 5G தகவல் தொடர்பு, பொருட்களின் இணையம், இராணுவ ரேடார் மற்றும் பிற துறைகளில் பரந்த பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளைக் கொண்டுள்ளன. கூடுதலாக, காலியம் நைட்ரைடு அடிப்படையிலான சக்தி சாதனங்கள் குறைந்த மின்னழுத்தத் துறையில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன. மேலும், சமீபத்திய ஆண்டுகளில், புதிதாக உருவாகி வரும் காலியம் ஆக்சைடு பொருட்கள், தற்போதுள்ள SiC மற்றும் GaN தொழில்நுட்பங்களுடன் தொழில்நுட்ப ரீதியான நிரப்புத்தன்மையை உருவாக்கும் என்றும், குறைந்த அதிர்வெண் மற்றும் உயர் மின்னழுத்தத் துறைகளில் சாத்தியமான பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளைக் கொண்டிருக்கும் என்றும் எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

இரண்டாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திப் பொருட்களுடன் ஒப்பிடுகையில், மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திப் பொருட்கள் பரந்த பட்டை இடைவெளி அகலத்தைக் கொண்டுள்ளன (முதல் தலைமுறை குறைக்கடத்திப் பொருளின் ஒரு பொதுவான பொருளான Si-இன் பட்டை இடைவெளி அகலம் சுமார் 1.1 eV, இரண்டாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திப் பொருளின் ஒரு பொதுவான பொருளான GaAs-இன் பட்டை இடைவெளி அகலம் சுமார் 1.42 eV, மற்றும் மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திப் பொருளின் ஒரு பொதுவான பொருளான GaN-இன் பட்டை இடைவெளி அகலம் 2.3 eV-க்கு மேல்), மேலும் வலுவான கதிர்வீச்சு எதிர்ப்பு, மின்புல முறிவுக்கு வலுவான எதிர்ப்பு மற்றும் அதிக வெப்பநிலை எதிர்ப்பு ஆகியவற்றையும் கொண்டுள்ளன. பரந்த பட்டை இடைவெளி அகலம் கொண்ட மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திப் பொருட்கள், கதிர்வீச்சு-எதிர்ப்பு, உயர்-அதிர்வெண், உயர்-சக்தி மற்றும் உயர்-ஒருங்கிணைப்பு-அடர்த்தி கொண்ட மின்னணு சாதனங்களின் உற்பத்திக்கு குறிப்பாகப் பொருத்தமானவை. நுண்ணலை ரேடியோ அதிர்வெண் சாதனங்கள், LED-கள், லேசர்கள், சக்தி சாதனங்கள் மற்றும் பிற துறைகளில் அவற்றின் பயன்பாடுகள் அதிக கவனத்தை ஈர்த்துள்ளன, மேலும் அவை மொபைல் தகவல்தொடர்புகள், ஸ்மார்ட் கிரிட்கள், ரயில் போக்குவரத்து, புதிய ஆற்றல் வாகனங்கள், நுகர்வோர் மின்னணுவியல் மற்றும் புற ஊதா மற்றும் நீல-பச்சை ஒளி சாதனங்களில் பரந்த வளர்ச்சி வாய்ப்புகளைக் காட்டியுள்ளன [1].