Panimula sa ikatlong henerasyon ng semiconductor GaN at mga kaugnay na teknolohiyang epitaxial

1. Mga semiconductor ng ikatlong henerasyon

Ang teknolohiyang semiconductor ng unang henerasyon ay binuo batay sa mga materyales na semiconductor tulad ng Si at Ge. Ito ang materyal na batayan para sa pag-unlad ng mga transistor at teknolohiya ng integrated circuit. Ang mga materyales na semiconductor ng unang henerasyon ang naglatag ng pundasyon para sa industriya ng elektroniko noong ika-20 siglo at ang mga pangunahing materyales para sa teknolohiya ng integrated circuit.

Ang mga materyales ng semiconductor sa ikalawang henerasyon ay pangunahing kinabibilangan ng gallium arsenide, indium phosphide, gallium phosphide, indium arsenide, aluminum arsenide at ang kanilang mga ternary compound. Ang mga materyales ng semiconductor sa ikalawang henerasyon ang pundasyon ng industriya ng optoelectronic information. Batay dito, ang mga kaugnay na industriya tulad ng pag-iilaw, display, laser, at photovoltaics ay binuo. Malawakang ginagamit ang mga ito sa kontemporaryong industriya ng teknolohiya ng impormasyon at optoelectronic display.

Ang mga kinatawan na materyales ng mga materyales ng ikatlong henerasyong semiconductor ay kinabibilangan ng gallium nitride at silicon carbide. Dahil sa kanilang malawak na band gap, mataas na electron saturation drift velocity, mataas na thermal conductivity, at mataas na breakdown field strength, ang mga ito ay mainam na materyales para sa paghahanda ng mga high-power density, high-frequency, at low-loss electronic device. Kabilang sa mga ito, ang mga silicon carbide power device ay may mga bentahe ng mataas na energy density, mababang konsumo ng enerhiya, at maliit na sukat, at may malawak na prospect ng aplikasyon sa mga bagong sasakyan ng enerhiya, photovoltaics, transportasyon ng riles, big data, at iba pang larangan. Ang mga Gallium nitride RF device ay may mga bentahe ng high frequency, high power, malawak na bandwidth, mababang konsumo ng kuryente at maliit na sukat, at may malawak na prospect ng aplikasyon sa 5G communications, Internet of Things, military radar at iba pang larangan. Bukod pa rito, ang mga gallium nitride-based power device ay malawakang ginagamit sa low-voltage field. Bukod pa rito, sa mga nakaraang taon, ang mga umuusbong na gallium oxide material ay inaasahang bubuo ng teknikal na komplementaridad sa mga umiiral na teknolohiya ng SiC at GaN, at may mga potensyal na prospect ng aplikasyon sa low-frequency at high-voltage field.

Kung ikukumpara sa mga materyales na semiconductor sa ikalawang henerasyon, ang mga materyales na semiconductor sa ikatlong henerasyon ay may mas malawak na lapad ng bandgap (ang lapad ng bandgap ng Si, isang tipikal na materyal ng materyal na semiconductor sa unang henerasyon, ay humigit-kumulang 1.1eV, ang lapad ng bandgap ng GaAs, isang tipikal na materyal ng materyal na semiconductor sa ikalawang henerasyon, ay humigit-kumulang 1.42eV, at ang lapad ng bandgap ng GaN, isang tipikal na materyal ng materyal na semiconductor sa ikatlong henerasyon, ay higit sa 2.3eV), mas malakas na resistensya sa radiation, mas malakas na resistensya sa pagkasira ng electric field, at mas mataas na resistensya sa temperatura. Ang mga materyales na semiconductor sa ikatlong henerasyon na may mas malawak na lapad ng bandgap ay partikular na angkop para sa paggawa ng mga elektronikong aparato na lumalaban sa radiation, high-frequency, high-power at high-integration-density. Ang kanilang mga aplikasyon sa mga microwave radio frequency device, LED, laser, power device at iba pang larangan ay nakakuha ng maraming atensyon, at nagpakita ang mga ito ng malawak na mga prospect ng pag-unlad sa mga mobile communication, smart grid, rail transit, mga bagong sasakyan ng enerhiya, consumer electronics, at mga ultraviolet at blue-green light device [1].