Cad iad ábhair leathsheoltóra Chéad-ghlúin, Dara Glúin, Tríú Glúin, agus Ceathrú Glúin?

Is éard atá i gceist le hábhair leathsheoltóra na hábhair a bhfuil seoltacht leictreach acu idir seoltóirí agus inslitheoirí ag teocht an tseomra, a úsáidtear go forleathan i réimsí amhail ciorcaid chomhtháite, cumarsáid, fuinneamh agus optoelectronics. Le forbairt na teicneolaíochta, tá ábhair leathsheoltóra tagtha chun cinn ón gcéad ghlúin go dtí an ceathrú glúin.

I lár an 20ú haois, bhí an chéad ghlúin d'ábhair leathsheoltóra comhdhéanta den chuid is mó de ghearmáiniam (Ge) agussileacain(Si). Go háirithe, bhí an chéad trasraitheoir agus an chéad chiorcad iomlánaithe ar domhan déanta as gearmáiniam. Ach chuir sé sileacain in ionad de réir a chéile go déanach sna 1960idí, mar gheall ar a míbhuntáistí cosúil le seoltacht íseal teirmeach, pointe leá íseal, droch-fhriotaíocht ardteochta, struchtúr ocsaíd intuaslagtha in uisce éagobhsaí, agus neart meicniúil seachtaine. A bhuíochas dá fhriotaíocht ardteochta níos fearr, friotaíocht radaíochta den scoth, cost-éifeachtúlacht iontach, agus cúlchistí flúirseacha, tháinig sileacain in ionad gearmáiniam de réir a chéile mar ábhar príomhshrutha agus choinnigh sé an seasamh seo go dtí seo.

Sna 1990í, thosaigh an dara glúin d'ábhair leathsheoltóra ag teacht chun cinn, le arsenide Gailliam (GaAs) agus fosfíd indium (InP) mar ábhair ionadaíocha. Tugann an dara hábhair leathsheoltóra buntáistí cosúil le bandgap mór, tiúchan íseal iompróra, airíonna optoelectronic níos fearr, chomh maith le friotaíocht teirmeach den scoth agus friotaíocht radaíochta. Déanann na buntáistí seo iad a úsáid go forleathan i gcumarsáid micreathonn, cumarsáid satailíte, cumarsáid optúil, feistí optoelectronic, agus loingseoireacht satailíte. Mar sin féin, tá feidhm na n-ábhar leathsheoltóra cumaisc teoranta ag saincheisteanna cosúil le cúlchistí neamhchoitianta, costais ábhartha arda, tocsaineacht dhúchasach, lochtanna domhain-leibhéil agus deacracht i ndéanamh sliseog mórmhéide.

Sa 21ú haois, is maith le hábhair leathsheoltóra tríú glúinchomhdhúile sileacainTháinig (SiC), nítríd ghailliam (GaN), agus ocsaíd since (ZnO) ar an saol. Ar a dtugtar ábhair leathsheoltóra leathanbhearnacha, léiríonn ábhair leathsheoltóra tríú glúin airíonna den scoth, mar shampla ardvoltas miondealaithe, treoluas sáithithe leictreon ard, seoltacht theirmeach eisceachtúil, agus friotaíocht sármhaith radaíochta. Tá na hábhair seo oiriúnach chun feistí leathsheoltóra a mhonarú a fheidhmíonn in iarratais ard-teocht, ardvoltais, ard-minicíochta, ard-radaíochta agus ardchumhachta.

Sa lá atá inniu ann, déantar ionadaíocht ar na hábhair leathsheoltóra ceathrú glúinocsaíd ghailliam(Ga₂O₃), diamant (C) agus nítríd alúmanaim (AlN). Tugtar ábhair leathsheoltóra bandgap ultra-leathan ar na hábhair seo, a bhfuil neart réimse miondealú níos airde acu ná leathsheoltóirí tríú glúin. Is féidir leo voltais agus leibhéil chumhachta níos airde a sheasamh, atá oiriúnach chun feistí leictreonacha ardchumhachta agus feistí leictreonacha minicíochta raidió ardfheidhmíochta a mhonarú. Mar sin féin, níl slabhra déantúsaíochta agus soláthair na n-ábhar leathsheoltóra ceathrú glúin seo aibí, rud a chruthaíonn dúshláin shuntasacha maidir le táirgeadh agus ullmhú.