1. Chất bán dẫn thế hệ thứ ba
Công nghệ bán dẫn thế hệ đầu tiên được phát triển dựa trên các vật liệu bán dẫn như Si và Ge. Đây là cơ sở vật chất cho sự phát triển của bóng bán dẫn và công nghệ mạch tích hợp. Vật liệu bán dẫn thế hệ đầu tiên đã đặt nền móng cho ngành công nghiệp điện tử vào thế kỷ 20 và là vật liệu cơ bản cho công nghệ mạch tích hợp.
Vật liệu bán dẫn thế hệ thứ hai chủ yếu bao gồm gali arsenide, indi phosphide, gali phosphide, indi arsenide, nhôm arsenide và các hợp chất ba thành phần của chúng. Vật liệu bán dẫn thế hệ thứ hai là nền tảng của ngành công nghiệp thông tin quang điện tử. Trên cơ sở này, các ngành công nghiệp liên quan như chiếu sáng, hiển thị, laser và quang điện đã được phát triển. Chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghệ thông tin đương đại và ngành công nghiệp hiển thị quang điện tử.
Vật liệu tiêu biểu của vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba bao gồm gali nitride và silicon carbide. Do có khoảng cách băng thông rộng, vận tốc trôi bão hòa electron cao, độ dẫn nhiệt cao và cường độ trường đánh thủng cao, chúng là vật liệu lý tưởng để chế tạo các thiết bị điện tử mật độ công suất cao, tần số cao và tổn thất thấp. Trong số đó, các thiết bị điện silicon carbide có ưu điểm là mật độ năng lượng cao, mức tiêu thụ năng lượng thấp và kích thước nhỏ, có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong các phương tiện năng lượng mới, quang điện, vận tải đường sắt, dữ liệu lớn và các lĩnh vực khác. Các thiết bị RF gali nitride có ưu điểm là tần số cao, công suất cao, băng thông rộng, mức tiêu thụ điện năng thấp và kích thước nhỏ, có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong truyền thông 5G, Internet vạn vật, radar quân sự và các lĩnh vực khác. Ngoài ra, các thiết bị điện dựa trên gali nitride đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện áp thấp. Ngoài ra, trong những năm gần đây, vật liệu gali oxit mới nổi dự kiến sẽ hình thành sự bổ sung kỹ thuật với các công nghệ SiC và GaN hiện có và có triển vọng ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực tần số thấp và điện áp cao.
So với vật liệu bán dẫn thế hệ thứ hai, vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba có độ rộng khoảng cách dải rộng hơn (độ rộng khoảng cách dải của Si, một vật liệu điển hình của vật liệu bán dẫn thế hệ thứ nhất, là khoảng 1,1eV, độ rộng khoảng cách dải của GaAs, một vật liệu điển hình của vật liệu bán dẫn thế hệ thứ hai, là khoảng 1,42eV và độ rộng khoảng cách dải của GaN, một vật liệu điển hình của vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba, là trên 2,3eV), khả năng chống bức xạ mạnh hơn, khả năng chống đánh thủng điện trường mạnh hơn và khả năng chịu nhiệt độ cao hơn. Vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba có độ rộng khoảng cách dải rộng hơn đặc biệt phù hợp để sản xuất các thiết bị điện tử chống bức xạ, tần số cao, công suất cao và mật độ tích hợp cao. Các ứng dụng của chúng trong các thiết bị tần số vô tuyến vi sóng, đèn LED, laser, thiết bị điện và các lĩnh vực khác đã thu hút được nhiều sự chú ý và chúng đã cho thấy triển vọng phát triển rộng rãi trong truyền thông di động, lưới điện thông minh, vận tải đường sắt, phương tiện năng lượng mới, thiết bị điện tử tiêu dùng và thiết bị ánh sáng cực tím và xanh lam [1].
Thời gian đăng: 25-06-2024