Муқаддима ба GaN нимноқилҳои насли сеюм ва технологияи эпитаксиалии марбут

1. Нимноқилҳои насли сеюм

Технологияи нимноқилҳои насли аввал дар асоси маводҳои нимноқилҳо ба монанди Si ва Ge таҳия шудааст. Он асоси моддии рушди транзисторҳо ва технологияи схемаҳои интегралӣ мебошад. Маводҳои нимноқилҳои насли аввал дар асри 20 асоси саноати электроникаро гузоштанд ва маводи асосии технологияи схемаҳои интегралӣ мебошанд.

Маводҳои нимноқилии насли дуюм асосан арсениди галлий, фосфиди индий, фосфиди галлий, арсениди индий, арсениди алюминий ва пайвастагиҳои сегонаи онҳоро дар бар мегиранд. Маводҳои нимноқилии насли дуюм асоси саноати иттилооти оптоэлектронӣ мебошанд. Дар ин замина, соҳаҳои марбут ба монанди равшанӣ, дисплей, лазер ва фотоэлектрикӣ таҳия шудаанд. Онҳо дар саноати муосири технологияи иттилоотӣ ва дисплейи оптоэлектронӣ васеъ истифода мешаванд.

Маводҳои намояндагии маводҳои нимноқилии насли сеюм нитриди галлий ва карбиди кремнийро дар бар мегиранд. Аз сабаби фосилаи васеи банд, суръати баланди сершавии электронҳо, гузаронандагии баланди гармӣ ва қувваи баланди майдони вайроншавӣ, онҳо маводи беҳтарин барои тайёр кардани дастгоҳҳои электронии зичии баланд, басомади баланд ва талафоти кам мебошанд. Дар байни онҳо, дастгоҳҳои барқии карбиди кремний бартариҳои зичии баланди энергия, истеъмоли ками энергия ва андозаи хурд доранд ва дар соҳаҳои нақлиёти нави энергетикӣ, фотоэлектрикӣ, нақлиёти роҳи оҳан, маълумоти калон ва дигар соҳаҳо имкониятҳои васеъ доранд. Дастгоҳҳои RF нитриди галлий бартариҳои басомади баланд, қувваи баланд, паҳнои банд, истеъмоли ками энергия ва андозаи хурд доранд ва дар соҳаи коммуникатсияи 5G, Интернети ашё, радарҳои ҳарбӣ ва дигар соҳаҳо имкониятҳои васеъ доранд. Илова бар ин, дастгоҳҳои барқии нитриди галлий дар соҳаи пастшиддат васеъ истифода мешаванд. Илова бар ин, дар солҳои охир, интизор меравад, ки маводҳои оксиди галлий, ки пайдо мешаванд, бо технологияҳои мавҷудаи SiC ва GaN мувофиқати техникӣ эҷод кунанд ва дар соҳаҳои пастшиддат ва баландшиддат имкониятҳои истифодаи эҳтимолиро дошта бошанд.

Дар муқоиса бо маводҳои нимноқилҳои насли дуюм, маводҳои нимноқилҳои насли сеюм паҳнои банди васеътар доранд (паҳнои банди банди Si, маводи маъмулии маводи нимноқилҳои насли аввал, тақрибан 1,1 эВ, паҳнои банди банди GaAs, маводи маъмулии маводи нимноқилҳои насли дуюм, тақрибан 1,42 эВ ва паҳнои банди банди GaN, маводи маъмулии маводи нимноқилҳои насли сеюм, аз 2,3 эВ болотар аст), муқовимати қавитари радиатсия, муқовимати қавитар ба вайроншавии майдони электрикӣ ва муқовимати баландтари ҳарорат. Маводҳои нимноқилҳои насли сеюм бо паҳнои банди васеътар барои истеҳсоли дастгоҳҳои электронии тобовар ба радиатсия, басомади баланд, қувваи баланд ва зичии интегратсияи баланд махсусан мувофиқанд. Истифодаи онҳо дар дастгоҳҳои басомади радиоии микроволновка, LED-ҳо, лазерҳо, дастгоҳҳои барқӣ ва дигар соҳаҳо таваҷҷӯҳи зиёдро ҷалб кардааст ва онҳо дурнамои васеи рушдро дар алоқаи мобилӣ, шабакаҳои интеллектуалӣ, транзити роҳи оҳан, воситаҳои нақлиёти нави энергетикӣ, электроникаи истеъмолӣ ва дастгоҳҳои нури ултрабунафш ва кабуд-сабз нишон додаанд [1].