Кең зоналы жартылай өткізгіш материалдардың ерекшеліктері

Жұмыс түрі: Диссертация
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 68 бет
Таңдаулыға:

Қaзaқcтaн Pecпyбликacы Бiлiм жәнe ғылым миниcтpлiгi

Қожа Aхмет Яcayи aтындaғы Xaлықapaлық қaзaқ-түpiк yнивepcитeтi

Жapaтылыcтaнy фaкyльтeтi

Физикa кaфeдpacы

Жалғасбай Ақмарал Закарияқызы

Кең зоналы жартылай өткізгіштерді синтездеу және қолдану

ДИССЕРТАЦИЯЛЫҚ ЖҰМЫC

7М05328 мaмaндығы бoйыншa - «Физикa»

Түpкicтaн 2021

МAЗМҰНЫ

КІРІСПЕ . . .

КІРІСПЕ. . .: 1 КЕҢ ЗОНАЛЫ ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШ МАТЕРИАЛДАР ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ҚАСИЕТТЕРІ . . .

КІРІСПЕ. . .: 1. 1 Кең зоналы жартылай өткізгіш материалдардың ерекшеліктері . . .

КІРІСПЕ. . .: 1. 2 Кең зоналы жартылай өткізгіш материалдарды қолдану . . .

КІРІСПЕ. . .: 1. 3 Кең зоналы жартылай өткізгіштерді синтездеу . . .

КІРІСПЕ. . .: 2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН ӘДІСТЕРІ . . .

КІРІСПЕ. . .: 2. 1 Мырыш оксидінің төмен өлшемді қабаттарын синтездеу . . .

КІРІСПЕ. . .: 2. 1. 1 ZnO 2D Наноқұрылымдарының электрохимиялық синтезі . . .

КІРІСПЕ. . .: 2. 1. 2 Мырыш оксиді нанобіліктері мен нанотүтікшелерінің электрохимиялық синтезі . . .

КІРІСПЕ. . .: 2. 2 ZnO наноқұрылымдарының бетіндегі CdS нанобөлшектерін синтездеу . .

КІРІСПЕ. . .: 2. 3 ZnO/Ag/CdS нанокомпозиттерін синтездеу . . .

КІРІСПЕ. . .: 2. 4 Aлынған үлгілерді талдау үшін пайдаланылатын жабдық . . .

КІРІСПЕ. . .: 3 СИНТЕЗДЕЛГЕН ЖӘНЕ ИЕРАРХИЯЛЫҚ БЕЗЕНДІРІЛГЕН ZnO МАССИВТЕРІНІҢ МОРФОЛОГИЯСЫ МЕН ҚҰРЫЛЫМЫНЫҢ СУДЫҢ ФОТОЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ БӨЛІНУІНЕ ӘСЕРІ . . .

КІРІСПЕ. . .: 3. 1 Электрохимиялық әдіспен тұндырылған нанобіліктер мен мырыш оксидінің нанотүтікшелерінің қасиеттері . . .

КІРІСПЕ. . .: 3. 2 ZnO/CdS композициялық материалдарының қасиеттері . . .

КІРІСПЕ. . .: 3. 3 ZnO/Ag/CdS композициялық материалдарының каталитикалық қасиеттерін фотоиндукцияланған судың ыдырауы кезінде зерттеу . . .

КІРІСПЕ. . .: ҚОРЫТЫНДЫ . . .

КІРІСПЕ. . .: ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ . . .

КІРІСПЕ

Зерттеу жұмысының өзектілігі. Қазіргі жартылай өткізгіштер физикасында ең жылдам дамып келе жатқан екі бағыт бар: 1) құрылымдардың геометриялық өлшемдерінің өзгеруіне байланысты материал қасиеттерінің өзгеруі, яғни наноқұрылымдардың физикасы; 2) жаңа жартылай өткізгіш материалдарды әзірлеу және зерттеу.

Қазіргі кезде кең зоналы жартылай өткізгіштерді зерттеу маңызды орын алады. Si және GaAs − қа қарағанда тыйым салынған аймақтардың мөлшері бұл материалдарға келесі артықшылықтарды береді:

Жұмыс температурасының жоғарылауы,
олардың негізінде спектрдің көрінетін аймағында жарық шығаратын құрылғыларды құру мүмкіндігі,
сынудың сыни өрісінің жоғары мәні,
үлкен радиациялық тұрақтылық.

Оптоэлектрониканың және практикалық қолданудың басқа да салаларының дамуымен, атап айтқанда жоғары температуралы аспаптар мен фотондармен зарядталған бөлшектерді детектеу әдістемесімен, кең зоналы жартылай өткізгіштерге деген қызығушылық артуда. Сонымен қатар, радиолампалармен салыстырғанда жартылай өткізгіштер құралдардың көлемі мен салмағы аз, электрлік және механикалық беріктігі жоғары болады, олар ұзақ уақыт қызмет ете алады және электр энергиясын аз пайдаланады. Осындай қолайлы қасиеттеріне орай жартылай өткізгіштерді әскери радиотехникалык аппаратураларда жиі қолданады.

Зерттеу жұмысының мақсаты - кең зоналы жартылай өткізгіштерді синтездеу және олардың құрамына, кристалдау процестеріне және құрылымына термиялық өңдеудің әсерін зерттеу.

Зерттеу жұмысының мақсаты келесі міндеттердің орындалуын қажет етеді:

- Біртекті 1D және 2D массивтерін қалыптастыру үшін ZnO құрылымдарының электрохимиялық синтезінің режимдерін жасау.

- Фотоэлектрохимиялық реакцияның максималды тиімділігіне қол жеткізу үшін ZnO матрицалық массивтеріне тұндырылған CdS пленкасының көлденең өлшемдерінің оңтайлы мәндерін анықтау.

- ZnO және ZnO/CdS, ZnO/Ag/CdS негізіндегі фотобелсенді материалдардың тозу дәрежесін фотоиндукцияланған фотоэлектрохимиялық процестерінде белгілеу.

Зерттеу жұмысының объектісі: ZnO/CdS, ZnO/Ag/CdS төмен өлшемді 1D және 2D құрылымдарының қабаттары гидротермалдық, электрохимиялық, spin-coating, layer-by-layer әдістерімен судың фотоиндукцияланған буынындағы фотоэлектрохимиялық қасиеттерін зерттеу үшін алынған.

Зерттеу жұмысының пәні: Гидротермалдық, электрохимиялық, spin-coating, dip coating, layer-by-layer әдістерімен алынған төмен өлшемді 1D және 2D ZnO құрылымдарының және ZnO/CdS, ZnO/Ag/CdS композиттерінің морфологиясының, құрылымының, оптикалық, физика-химиялық қасиеттерінің судың бөлінуінің фотоэлектрохимиялық процестеріне әсері.

Зерттеу жұмысының әдістері мен әдістемелері: Зерттеудің әдістемелік негізі наноөзектерді, нанопласттарды және ZnO нанотүтіктерін, нано объектілер мен жұқа CdS қабыршақтарын, күміс нанобөлшектерді электрохимиялық, гидротермалдық, spin-coating және layer-by-layer әдісімен синтездеу әдістемесі болып табылады; ZnO қабыршақтарын және ZnO/CdS, ZnO/Ag/CdS композитті материалдарын сканерлеуші электронды микроскопия, рентгендік дифрактометрия, люминесцентті микроскопия әдісімен зерттеу. спектроскопия, УК/көрінетін спектроскопия, электронды импеданс спектроскопиясы, потенциостатикалық және вольтамперлік өлшеулер.

Зерттеу жұмысының ғылыми жаңалығы мен теориялық маңыздылығы: Бұл зерттеудің ғылыми жаңалығы - жарықтың әсерінен суды бөлуге арналған тиімді ФОТОСАНОДТЫ жасау үшін кең және тар зоналы жартылай өткізгіш микро- және нанокристалды материалдар мен композиттерді синтездеудің технологиялық жағдайларын эксперименттік анықтау, сонымен қатар ZnO нано - ұстағыштарын (0001) электрохимиялық әдіспен сұрыптау, бұл нанопласттар мен мырыш оксидінің нано-ұстағыштарымен салыстырғанда жақсы электронды тасымалдау қасиеттері бар құбырлы құрылымдардың пайда болуына әкеледі.

Зерттеу жұмысының практикалық құндылығы: ZnO/Ag/CdS - балама энергия үшін маңызды қасиеттерге ие жаңа наноқұрылымды материалдар және оларды күн сәулесінің әсерінен сутегі отынын шығару үшін фотоэлектрохимиялық жүйелердің элетродтары ретінде пайдалануға болады. Фотоэлектродтардың белсенді қабаттары әртүрлі химиялық реакцияларды жүзеге асыру үшін фотокаталитикалық жүйелер ретінде қызмет ете алады. Наноөзектердің, нанопласттардың және мырыш оксиді нанотүтікшелерінің біртекті массивтері және оларға негізделген композициялық материалдар күн элементтерінде, газ датчиктерінде, оптоэлектрондық құрылғыларда, пезоэлектрлік құрылғыларда және т. б.

Зерттеу жұмысының базасы: Зерттеу жұмысының тәжірибелік базасы Қазақстан-Британ техникалық университетінің «Нанотехнология лабораториясы» болып табылады.

Зерттеу жұмысының құрылымы мен көлемі :

КЕҢ ЗОНАЛЫ ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШ МАТЕРИАЛДАР ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ҚАСИЕТТЕРІКең зоналы жартылай өткізгіш материалдардың ерекшеліктері

Кең зоналы жартылай өткізгіштер - бұл қарапайым жартылай өткізгіштермен салыстырғанда салыстырмалы түрде үлкен тыйым салынған аймақ бар жартылай өткізгіш материалдар. Кремний сияқты қарапайым жартылай өткізгіштерде 1 - 1, 5 электронвольт (эВ) диапазонында тыйым салынған аймақ бар, ал кең зоналы жартылай өткізгіш материалдарда 2 - 4 эВ диапазонында тыйым салынған аймақ бар [1] . Әдетте кең зоналы жартылай өткізгіштер қарапайым жартылай өткізгіштер мен оқшаулағыштар арасында болатын электрондық қасиеттерге ие.

Коммерциялық микроэлектроника, оптоэлектроника, гибридті электромобильдер, сымсыз нарық, радиожиілік генераторлары, икемді айнымалы ток беру жүйелері (фактілер) және басқа да дәстүрлі әскери қосымшалар кең зоналы жартылай өткізгіш материалдардың мүмкіндіктері мен тиімділігі жоғары дамыған схемалар мен ішкі жүйелерді қажет етеді. Барлық осы жақтаулар жоғары температура, жиілік операциялары және кернеуді оқшаулау мүмкіндіктеріне байланысты кремний технологиясымен қол жеткізілмейтін жоғары кернеулі, жоғары жылу өткізгіштік және жоғары жиілікті электр құрылғыларын қажет етеді [2] .

Осы шектеулерді жеңу үшін зерттеулер кең зоналы жартылай өткізгіш материалдарына, мысалы, кремний карбиді, галлий нитриді және Алмаз, олардың материалдық артықшылықтарына байланысты назар аударды [3] . Алмаз өте үлкен тыйым салынған аймаққа және ерекше жылу қасиеттеріне ие, бірақ зерттеулер өте ерте сатысында қалады. SiC жоғары жылу өткізгіштікке және кең тыйым салынған аймаққа ие, бұл оны коммутациялық құрылғыларды құруға өте ыңғайлы етеді. GaN тікелей өткізу қабілеттілігін және жоғары жиілік сипаттамаларын ұсынады, бұл Оптоэлектроника мен радиожиілік құрылғыларында үлкен қолдануды табады. Сондықтан кең зоналы жартылай өткізгіш материалдарынының ішіндегі SiC және GaN-ға назар аударfды, онда алғашқы бетон өнімдері болашақ туралы түсінік береді [4] .

1-кесте. Кейбір жартылай өткізгіштер үшін нормаланған сапа өлшемдерінің және бірқатар басқа параметрлердің мәні [5, 6]

Материал

JM =

(E _cr Vsat/ $\pi$ ) ²

KM =

$\lambda$ (Vsat/ $\varepsilon$ ) ^1/2

BM =

$\varepsilon\mu E_{cr}^{3}$

BH=

$\mu E_{cr}^{2}$

QF ₁ =

$\lambda\varepsilon\mu E_{cr}^{3}$

T _oper , K

T _D , K

Жабық аймақтың құрылымы

Материал:

GaAs

GaP

6 H -SiC

4 H -SiC

GaN

Алмаз

AlN

JM =(EcrVsat/π\pi)2:

260

410

790

5330

5120

KM =λ\lambda(Vsat/ε\varepsilon)1/2:

0. 45

0. 73

5. 1

1. 8

2. 6

BM =εμEcr3\varepsilon\mu E_{cr}^{3}:

290

910

14860

390

BH=μEcr2\mu E_{cr}^{2}:

3. 8

100

1080

QF1=λεμEcr3\lambda\varepsilon\mu E_{cr}^{3}:

9. 4

300

950

910

198100

660

Toper, K:

410

570

800

1200

1230

1250

2100

TD, K:

645

344

445

1200

600

1860

747

Жабық аймақтың құрылымы:

Тік емес

Тік

Тік емес

Ескерту. T _oper - жұмыс температурасы, T _D - Дебай температурасы.

Оларды пайдаланатын құрылғылардың әлдеқайда жоғары температурада, шамамен 300°C температурада жұмыс істеуі үшін кеңірек өткізу қабілеті өте маңызды. Жоғары температураға төзімділік бұл құрылғылардың қалыпты жағдайда әлдеқайда жоғары қуат деңгейінде жұмыс істей алатындығын білдіреді. Сонымен қатар, кең шектеулі аймағы бар материалдардың көпшілігінде қарапайым жартылай өткізгіштердің тығыздығынан он есе жоғары электр өрісінің критикалық тығыздығы бар. Бірлесе отырып, бұл қасиеттер оларға әлдеқайда жоғары кернеулер мен токтарда жұмыс істеуге мүмкіндік береді, бұл оларды әскери, радио және энергетикалық конверсия қондырғыларында өте құнды етеді. АҚШ Энергетика министрлігі жаңа электр желілері мен балама энергетикалық құрылғылардағы негізгі технология, сондай-ақ жоғары энергиялы көліктерде қолданылатын сенімді және тиімді қуат компоненттері-электр пойыздарынан бастап қосылатын электр машиналарына дейін болады деп санайды [7] .

Кең тыйым салынған аймақ: жоғары активтендіру энергиясы бар жартылай өткізгіш құрылғылар, сондықтан кең зоналы жартылай өткізгіш материалдардың құрылғылары жоғары температурада жұмыс істей алады.

Жоғары электрлік соққы өрісі: соққы механизмі арқылы тасымалдаушыларды құру қажет. Дәл осындай допинг тығыздығында Алмаз диодының бұзылуының теориялық кернеуі Si диодына қарағанда 514 есе жоғары.

Төмен қарсылық: өткізгіштіктің төмендеуіне әкеледі, сондықтан түрлендіргіштің жоғары тиімділігіне қол жеткізіледі. SiC политиптері мен GaN құрылғыларының кедергісі Si құрылғыларына қарағанда шамамен 10 есе аз.

Жоғары қаныққан дрейф жылдамдығы: жоғары жиілікті коммутация мүмкіндіктеріне тура пропорционал, сондықтан кең зоналы жартылай өткізгіш материалдардың негізіндегі қуат құрылғылары жоғары жиіліктерге ауыса алады.

Жылу өткізгіштік: кең зоналы жартылай өткізгіш құрылғылары 2-кестеде көрсетілгендей жоғары жылу өткізгіштікке ие. Жоғары жылу өткізгіштік SiC жылу өткізгіштен жылуды тиімді беруді және төмен өту температурасын қамтамасыз етеді [8] .

2-кесте: Кең зоналы жартылай өткізгіш материалдарының негізгі қасиеттері [2]

Қасиеттері

6H-SiC

4H-SiC

GaN

Алмаз

Қасиеттері: Ені E _g эв

Si: 1. 1

6H-SiC: 3. 03

4H-SiC: 3. 26

GaN: 3. 45

Алмаз: 5. 45

Қасиеттері: Диэлектрлік тұрақты,

\varepsilon

Si: 11. 9

6H-SiC: 9. 66

4H-SiC: 10. 1

GaN: 9

Алмаз: 5. 5

Қасиеттері: Бұзылу өрісі, Ec(кВ/см)

Si: 300

6H-SiC: 2500

4H-SiC: 2200

GaN: 2000

Алмаз: 1

Қасиеттері: Электрондардың қозғалғыштығы

\mu

_n (см ² /В

\bullet

с)

Si: 1500

6H-SiC: 500

4H-SiC: 1000

GaN: 1250

Алмаз: 2200

Қасиеттері: Тесіктің қозғалғыштығы

\mu

_n (см ² /В

\bullet

с)

Si: 600

6H-SiC: 101

4H-SiC: 115

GaN: 850

Алмаз: 850

Қасиеттері:

Жылу өткізгіштік

$\lambda$ Вт/(см $\bullet К)$

Si: 1. 5

6H-SiC: 4. 9

4H-SiC: 4. 9

GaN: 1. 3

Алмаз: 22

Қасиеттері: Жылу кеңейту 10 ^-6 /

{^\circ}К

Si: 2. 6

6H-SiC: 3. 8

4H-SiC: 4. 2

GaN: 5. 6

Алмаз: 1-2

Қасиеттері: Қаныққан Е-Дрейф Жылдамдығы V _sat ( 10 ⁷ см/с)

Si: 1

6H-SiC: 2

4H-SiC: 2

GaN: 2. 2

Алмаз: 2. 7

Кең зоналы жартылай өткізгіш материалдарды зерттеу және дамыту 1970 жылдардан бастап үлкен инвестиция алған қарапайым жартылай өткізгіштерден артта қалды. Алайда, олардың көптеген қосымшаларға тән артықшылықтары қарапайым жартылай өткізгіштерде кездеспейтін ерекше қасиеттермен бірге оларды кремнийді ауыстыру үшін күнделікті электронды құрылғыларда қолдануға деген қызығушылықтың артуына әкелді. Олардың жоғары энергия тығыздығын өңдеу қабілеті Мур Заңына бағынуды жалғастыруға тырысады, өйткені дәстүрлі технологиялар тығыздық үстіртіне жететін сияқты [9] .

Кең зоналы жартылай өткізгіш материалдар тар зоналы жартылай өткізгіш материалдармен салыстырғанда оларды пайдалы ететін бірқатар сипаттамаларға ие. Жоғары энергия алшақтықтары құрылғыларға жоғары температурада жұмыс істеуге мүмкіндік береді [11], өйткені тыйым салынған аймақтар әдетте температураның жоғарылауымен қысылады.

IV топтағы аниондармен (мысалы, графен [10], және көміртекті нанотүтікшелер [12], SiC [13] ), V (мысалы, GaN [14, 15], мырыш нитридтері [16] ) және VII аниондары бар кең зоналы жартылай өткізгіштерде айтарлықтай зерттеулер жүргізілді. Осы материал кластарының желілік диаграммасы 1. 1-суретте [18] бейнеленген, халькогенидтер қызыл түспен көрсетілген. Көптеген шолу мақалалары мен кітап тараулары кең зоналы жартылай өткізгіштерінің осы саласының әр түрлі аспектілерін қарастырады. Кейбіреулер ішкі материалдың қасиеттеріне назар аудара отырып, оксидті ТСО-ны зерттейді [19, 20], ал басқалары мөлдір электроника [21] және фотоэлектрика сияқты қосымшаларға назар аударады [17] . Басқалары нитридтер [22], галогенидтер [23], және карбидтер [24], графенді қосады [25] . Бірнеше шолуларда кең зонадағы жартылай өткізгіштер туралы қысқаша айтылған, бірақ олардың фокустары оксидтермен немесе халькогенидтердің тар жиынтығымен шектеледі [26] .

1. 1-сурет. Кең зоналы жартылай өткізгіштердің әртүрлі материалды сыныптарын бейнелейтін схемалық желі диаграммасы. Сабақтар аниондар тобы бойынша сұрыпталады. Осы шолудың мақаласында назар аударылған кең саңылаyлы жартылай өткізгіштер - халькогенид қызыл түспен (Ch = S, Se, Te бар) бөлінген [18] .

Оптикалық сипаттамалары. Өткізу қабілеті жарық диодтары жарық шығаратын толқын ұзындығын және фотоэлектрлік элементтер тиімді жұмыс істейтін толқын ұзындығын анықтайды. Сондықтан кең зоналы құрылғылар басқа жартылай өткізгіш құрылғыларға қарағанда қысқа толқын ұзындығында пайдалы. Мысалы, GaAs 1, 4 эВ үшін тыйым салынған аймақ көрінбейтін инфрақызыл жарық болып табылатын шамамен 890 нм толқын ұзындығына сәйкес келеді (жарық энергиясы үшін балама толқын ұзындығын 1240 Нм-эВ тұрақтысын эВ-да энергияға бөлу арқылы анықтауға болады, сондықтан 1240 Нм-эВ/1, 4 эВ=886 Нм) . Сондықтан GaАs фотовольтаикасы қысқа толқындық көрінетін жарықты электр энергиясына айналдыру үшін өте қолайлы емес. Кремний 1, 1 эВ (1100 Нм) одан да жаман. Бір өтпелі фотоэлектрлік элементті қолдана отырып, күн энергиясын түрлендіру үшін идеалды тыйым салынған аймақ шамамен 1, 0 эВ-дан шамамен 1, 5 эВ-қа дейін әр түрлі бағаланды [27] (әр түрлі болжамдарға байланысты), өйткені төмен толқын ұзындығының шегі жер бетіне жететін күн спектрінің барлығын қамтиды, бірақ төмен өткізу қабілеті бар жалғыз өтпелі жасуша бұл энергияның көп бөлігін күн спектрінің қысқа толқындық бөліктерін тиімсіз түрлендіреді. Осыған байланысты күн энергиясын зерттеудің негізгі саласы-спектрдің жеке бөліктерін тиімдірек жинайтын көп өтпелі күн батареяларын жасау, ал кең жолақты фотоэлектрлік жасушалар инфрақызыл диапазоннан тыс спектрдің бір бөлігін жинаудың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады.

Жылу қасиеттері. Кремний және басқа да жалпы материалдарда 1-1, 5 электронвольт (эВ) ретті тыйым салынған аймақ бар, яғни мұндай жартылай өткізгіш құрылғыларды салыстырмалы түрде төмен кернеулермен басқаруға болады. Алайда, бұл олардың дұрыс жұмыс істеуіне кедергі келтіретін жылу энергиясымен оңай іске қосылатындығын білдіреді. Бұл кремний негізіндегі құрылғыларды шамамен 100 °C-тан төмен жұмыс температурасына дейін шектейді, оның сыртында құрылғылардың бақыланбайтын термиялық активтенуі олардың дұрыс жұмыс істеуін қиындатады. Кең зоналы материалдар әдетте 2-4 эВ шамасында тыйым салынған аймақтарға ие, бұл оларға 300 °C шамасында әлдеқайда жоғары температурада жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

Жоғары қуат және жоғары температура жағдайларында қолдануға арналған құрылғылар [29] . Галлий нитриді де, кремний карбиді де осындай қосымшаларға жақсы сәйкес келетін берік материалдар болып табылады. Сенімділік пен өндірудің қарапайымдылығымен кремний карбидін қолданатын жартылай өткізгіштер кеңінен қолданылады деп күтілуде, гибридті және толық электрлік көліктер үшін қарапайым және жоғары тиімді зарядтауды жасайды, энергия шығынын азайтады және күн және жел энергиясын түрлендіргіштердің қызмет ету мерзімін ұзартады, сонымен қатар үлкен желілік қосалқы станциялардың трансформаторларын жояды [28], сондай-ақ текше бор нитриді қолданылады. олардың көпшілігі ғарыштық бағдарламалар мен әскери жүйелерде арнайы қолдануға арналған. Олар әлі күнге дейін кремнийді жартылай өткізгіштердің жалпы нарығындағы жетекші орыннан ығыстыра бастаған жоқ.

Алюминий нитридінің өзіндік құнына байланысты ол әлі күнге дейін негізінен әскери мақсатта қолданылады.

Маңызды кең зоналы жартылай өткізгіштер:

Кремний карбиді (SiC) ;
Кремний диоксиді (SiO2{SiO}_{2}) ;
Алюминий нитриді (AlN) ;
Галлий нитриді (GaN) ;
Бор нитриді (BN), h-BN және c-BN ультракүлгін жарық диодтарын құра алады.
АлмасКең зоналы жартылай өткізгіш материалдарды қолдану

Әр түрлі әскери салаларда кеңінен қолданылатын жартылай өткізгіш технология мыңдаған жылдар бойы қалыптасқан дәстүрлі тұжырымдаманы бұзды, бұл қару-жарақ техникасының артықшылығы тек мөлшерде, мөлшерде және одан да көп мөлшерде жойылады, сондықтан қару жүйесі кішірейеді, жеңілдейді, аз энергия жұмсалады, сенімдірек, күшті жұмыс істейді. Жоғары температурада, жоғары радиацияда және басқа да қатал жағдайларда жұмыс істеу үшін қажет әскери электронды жабдық ұзақ қашықтықтағы кішігірім нысандарды анықтай алады және нақты уақыт режимінде жоғары жылдамдықты сенсорлық деректерді өңдей алады, ал жұмыс жиілігі әдеттегі коммерциялық диапазоннан тыс болады. Осылайша, әскери электронды жабдықтың жартылай өткізгіш компоненттерге қажеттілігі қарапайым электронды жабдыққа қарағанда едәуір жоғары, оның қауіпсіздігі мен компоненттерінің сенімділігі жоғары болуы керек. Айта кету керек, электронды жүйелерді өндіру үшін дәстүрлі жартылай өткізгіш технологияларды қолдану көлемі, салмағы және жоғары сенімділігі бойынша келесі буынның әскери қолдану талаптарын қанағаттандыра алмады. Кең жолақты жартылай өткізгіш құрылғы жоғары жиіліктің, жоғары қуаттың, жоғары температураның [30] және агрессивті ортаға ықтимал төзімділіктің артықшылығына ие, бұл осы мәселелерді шешу әдісін ұсынады.

2, 2 эВ-дан асатын шектеулі аймағы бар жартылай өткізгіш кең жолақты жартылай өткізгіш ретінде анықталады, әдеттегі кең жолақты жартылай өткізгіш материалдар кремний карбиді (SiC) және галлий нитриді (GaN) болып табылады, бұл жартылай өткізгіш материалдар үшінші буын жартылай өткізгіш материалдар ретінде де белгілі. Жартылай өткізгіштердің екінші буынының өкілі ретінде Si және GaAs-пен салыстырғанда, кең жолақты жартылай өткізгіштің кең тыйым салынған аймақтың артықшылықтары, жоғары қаныққан дрейф жылдамдығы, жоғары сыни соққы электр өрісі бар. жартылай өткізгіштердің екінші буынының өкілдері ретінде Si және GaAs артықшылықтарын атап өту. Соңғы жылдары SiC монокристалдарының өсу технологиясы және GaN гетероэпитаксиалды технологиясы дамып келе жатқанда, кең жолақты жартылай өткізгіш электр құрылғыларының дамуы мен қолданылуы тез өсуде [31] .

Америка Құрама Штаттары кең зоналы жартылай өткізгіш технологияларды зерттеуді бастаған алғашқы ел болды және Raytheon, TriQuint, BAE, MIT, Cree сияқты көптеген танымал университеттер мен ғылыми-зерттеу институттары осы технологияға көптеген еңбек және материалдық ресурстарды салды және олардың зерттеулері ең көрнекті болып табылады. DARPA кең зоналы жартылай өткізгіш құрылғылар мен тізбек технологияларын дамыту жоспарларын жүзеге асыруға үлкен қаражат салуға батылы жетпеді. DARPA әскери радарлардың, сүңгуір қайықтардың және басқа да жүйелер мен жабдықтардың тиімділігі мен сенімділігін арттыруға, сонымен қатар қазіргі уақытта кең жолақты технологиялар кездесетін бірқатар техникалық қиындықтарды шешуге тырысты [43] .

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.