2023-02-15
تتمتع مادة أشباه الموصلات من الجيل الثالث بمزايا أداء مادية لا يمكن مقارنتها بمواد السيليكون.انطلاقا من خصائص النطاق الترددي ، والتوصيل الحراري ، وانهيار المجال الكهربائي وغيرها من الخصائص التي تحدد أداء الجهاز ، فإن أشباه الموصلات من الجيل الثالث أفضل من تلك الموجودة في مواد السيليكون.لذلك ، يمكن أن يؤدي إدخال الجيل الثالث من أشباه الموصلات إلى حل أوجه القصور في مواد السيليكون اليوم وتحسين الجهاز.يُعرف تبديد الحرارة وفقدان التوصيل ودرجة الحرارة المرتفعة والتردد العالي والخصائص الأخرى بمحرك جديد في صناعات الإلكترونيات الضوئية والإلكترونيات الدقيقة.
من بينها ، يحتوي GaN على تطبيق واسع ويعتبر أحد أهم مواد أشباه الموصلات بعد السيليكون.بالمقارنة مع أجهزة الطاقة القائمة على السيليكون المستخدمة على نطاق واسع في الوقت الحاضر ، تتمتع أجهزة طاقة GaN بقوة مجال كهربائي حرجة أعلى ، ومقاومة أقل للحالة المفتوحة ، وتردد تبديل أسرع ، مما يمكن أن يحقق كفاءة أعلى للنظام ويعمل في درجات حرارة عالية.
صعوبات التصلب المتجانسة
كركيزة ،الجاليومهي بطبيعة الحال أنسب مادة الركيزة للنمو باعتبارهاالجاليومفيلم فوقي.يمكن للنمو الفوقي المتجانس أن يحل بشكل أساسي مشكلة عدم تطابق الشبكة وعدم التطابق الحراري الذي يواجهه استخدام مواد الركيزة غير المتجانسة ، ويقلل من الإجهاد الناجم عن الاختلافات في الخصائص بين المواد أثناء عملية النمو ، ويمكن أن ينمو بجودة عاليةالجاليومالطبقة فوق المحورية التي لا يمكن مقارنتها مع الركيزة غير المتجانسة.على سبيل المثال ، يمكن زراعة صفائح فوقية عالية الجودة من نيتريد الغاليوم باستخدام نيتريد الغاليوم كركيزة.يمكن تقليل كثافة الخلل الداخلي إلى جزء واحد من الألف من الصفيحة الفوقية مع ركيزة الياقوت ، والتي يمكن أن تقلل بشكل فعال درجة حرارة التقاطعالمصابيحوزيادة السطوع لكل وحدة مساحة بأكثر من10مرات.
كان GaNتم تصنيعه لأول مرة في1932، متىنيتريد الغاليومكانتوليفهامنNH3 ومعدن نقيجا.منذ ذلك الحين ، على الرغم من وجود العديد من الدراسات الإيجابية على المواد أحادية البلورية نيتريد الغاليوم ، لأنالجاليوملا يمكن صهرها عند الضغط الجوي ، فهي تتحلل إلىجاوN2فيدرجة حرارة عالية، وضغط التحلل عند نقطة الانصهار(2300 درجة مئوية) يكونبنفس ارتفاع6 ج.من الصعب على معدات النمو الحالية أن تتحمل مثل هذا الضغط العالي فيالجاليومنقطة الانصهار.لذلك ، لا يمكن استخدام طريقة الذوبان التقليدية لنموالجاليومأحادي البلورات ، لذلك لا يمكن اختيار epitaxy غير المتجانسة إلا على ركائز أخرى.في الوقت الحالي،الجاليومتعتمد الأجهزة القائمة بشكل أساسي على ركائز غير متجانسة(السيليكون ، كربيد السيليكون ، الياقوت ، إلخ.) ،جعل تطويرالجاليومالركائز البلورية المفردة والأجهزة فوق المحورية المتجانسة تتخلف عن تطبيق الأجهزة الفوقية غير المتجانسة.
العديد من مواد الركيزة
الياقوت
الياقوت(α-Al2O3) ،المعروف أيضًا باسم اكسيد الالمونيوم ، هو الأكثر استخدامًا تجاريًاقادمادة الركيزة ، تحتل حصة كبيرة منقادسوق الركيزة.في الاستخدام المبكر ، تعكس الركيزة الياقوتية مزاياها الفريدة.الالجاليومالفيلم المزروع يمكن مقارنته بكثافة إزاحة الفيلم المزروع فيSiCالركيزة ، ويزرع الياقوت عن طريق الصهر.العملية أكثر نضجا.يمكن أن تحصل على بلورة مفردة ذات تكلفة أقل ، وحجم أكبر ، وعالية الجودة ، وهي مناسبة للتطوير الصناعي.لذلك ، فهي أقدم مواد الركيزة وأكثرها استخدامًا في العالمقادصناعة.
كربيد السيليكون
كربيد السيليكون عبارة عن مجموعةIV-IVمادة أشباه الموصلات ، والتي تعد حاليًا ثاني ياقوت فقطقادمادة الركيزة في حصة السوق.SiCأنواع الكريستال التي يمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات: مكعب(مثل3C-SiC) ،سداسي الشكل(مثل4H- كربون)والماس(مثل15R-SiC).معظم البلورات3 جو4 حو6 ح، منها4 حو6H- كربيدتستخدم بشكل رئيسي كالجاليومركائز.
كربيد السيليكون مناسب جدًا لكونهقادالمادة المتفاعلة.ومع ذلك ، نظرًا للنمو عالي الجودة ، الحجم الكبيرSiCبلورة واحدة صعبة ، وSiCعبارة عن هيكل متعدد الطبقات ، يسهل تثبيته ، وأداء المعالجة ضعيف.من السهل إدخال عيوب خطوة على سطح الركيزة ، مما يؤثر على جودة الطبقة فوق المحورية.سعرSiCالركيزة من نفس الحجم هي عشرات المرات من ركيزة الياقوت ، والسعر المرتفع يحد من تطبيقها على نطاق واسع.
أحادي السليكون
مادة السيليكون هي مادة أشباه الموصلات الأكثر استخدامًا ونضجًا في الوقت الحاضر.نظرًا للنضج العالي لتقنية نمو مادة السيليكون أحادي البلورية ، فمن السهل الحصول على حجم كبير ومنخفض التكلفة(6-12بوصة)والركيزة عالية الجودة ، والتي يمكن أن تقلل إلى حد كبير من تكلفةالمصابيح.علاوة على ذلك ، نظرًا لاستخدام أحادي البلورية السيليكون على نطاق واسع في مجال الإلكترونيات الدقيقة ، فإن التكامل المباشر لـقاديمكن تحقيق الرقائق والدوائر المتكاملة باستخدام ركيزة السيليكون أحادي البلورية ، مما يؤدي إلى تصغيرقادالأجهزة.بالإضافة إلى ذلك ، بالمقارنة مع الأكثر استخدامًاقادالركيزة ، الياقوت ، السيليكون أحادي البلورية لها بعض المزايا في الأداء: الموصلية الحرارية العالية ، الموصلية الكهربائية الجيدة ، يمكن تحضير الهياكل الرأسية ، وهي أكثر ملاءمة للطاقة العاليةقادتحضير.
ملخص
اتصل بنا في اي وقت
