Leathsheoltóirí 4ú Giniúint Gailliam Ocsaíd/β-Ga2O3

Tá an chéad ghlúin d'ábhair leathsheoltóra léirithe go príomha ag sileacain (Si) agus gearmáiniam (Ge), a thosaigh ag ardú sna 1950í. Bhí ceannasach ag Gearmáiniam sna laethanta tosaigh agus baineadh úsáid as go príomha i dtrasraitheoirí íseal-voltais, íseal-minicíochta, meánchumhachta agus fóta-bhrait, ach mar gheall ar a dhroch-fhriotaíocht teocht ard agus friotaíocht radaíochta, cuireadh feistí sileacain in ionad de réir a chéile go déanach sna 1960í. . Is é sileacan fós an príomh-ábhar leathsheoltóra i réimse na micrileictreonaic mar gheall ar a ard-aibíocht teicneolaíochta agus buntáistí costais.

Áirítear leis an dara glúin d'ábhair leathsheoltóra go príomha leathsheoltóirí cumaisc mar arsenide Gailliam (GaAs) agus fosfíd indium (InP), a úsáidtear go forleathan i micreathonnta ardfheidhmíochta, tonnta milliméadar, optoelectronics, cumarsáid satailíte agus réimsí eile. Mar sin féin, i gcomparáid le sileacain, chuir a chostas, a aibíocht teicneolaíochta, agus a n-airíonna ábhair srian le forbairt agus tóiriú ábhar leathsheoltóra den dara glúin i margaí atá íogair ó thaobh costais de.

Áirítear go príomha ionadaithe an tríú glúin de leathsheoltóirínítríde Gailliam (GaN)aguscairbíd sileacain (SIC), agus tá gach duine an-eolach ar an dá ábhar seo le dhá bhliain anuas. Rinne Cree (athainmníodh Wolfspeed ina dhiaidh sin) foshraitheanna SiC a thráchtálú i 1987, ach ní raibh sé go dtí iarratas Tesla le blianta beaga anuas go ndearnadh tráchtálú ar scála mór feistí chomhdhúile sileacain a chur chun cinn go fírinneach. Ó phríomhthiomántáin feithicleach go stóráil fuinnimh fótavoltach go fearais bhána tomhaltóirí, tá cairbíd sileacain tar éis dul isteach inár saol laethúil. Tá an-tóir freisin ar fheidhmiú GaN inár bhfóin phóca laethúla agus ár bhfeistí luchtaithe ríomhairí. Faoi láthair, tá an chuid is mó de na feistí GaN <650V agus úsáidtear iad go forleathan i réimse an tomhaltóra. Tá luas fáis criostail SiC an-mhall (0.1-0.3mm in aghaidh na huaire), agus tá ceanglais theicniúla ard ag an bpróiseas fáis criostail. Ó thaobh costais agus éifeachtúlachta, tá sé i bhfad ó inchomparáide le táirgí sileacain-bhunaithe.

Áirítear leis na leathsheoltóirí ceathrú glúin go príomhaocsaíd ghailliam (Ga2O3), diamaint (Diamond), agusnítríd alúmanaim (AlN). Ina measc, tá an deacracht a bhaineann le hullmhú an tsubstráit ocsaíd ghailliam níos ísle ná sin na nítríde Diamond agus alúmanaim, agus is é a dhul chun cinn tráchtálaithe an ceann is tapúla agus is geallta. I gcomparáid le hábhair Si agus tríú glúin, tá bearnaí banna níos airde agus láidreachtaí réimse miondealaithe ag na hábhair leathsheoltóra ceathrú glúin, agus is féidir leo feistí cumhachta a sholáthar le voltas withstand níos airde.

Ceann de na buntáistí a bhaineann le ocsaíd ghailliam thar SiC ná gur féidir a chriostail aonair a fhás trí mhodh céim leachtach, mar shampla modh Czochralski agus modh múnla treoraithe de tháirgeadh traidisiúnta slat sileacain. Déanann an dá mhodh púdar ocsaíd ghailliam ardíonachta a luchtú ar dtús isteach i breogán iridiam agus é a théamh chun an púdar a leá.

Úsáideann an modh Czochralski an criostail síol chun teagmháil a dhéanamh le dromchla an leá chun fás criostail a thosú. Ag an am céanna, déantar an criostail síolta a rothlú agus déantar an slat criostail síl a ardú go mall chun slat criostail aonair a fháil le struchtúr criostail aonfhoirmeach.

Éilíonn an modh múnla treoraithe múnla treorach (déanta as iridiam nó ábhair resistant ardteochta eile) a shuiteáil os cionn an bhreogán. Nuair a bhíonn an múnla treorach tumtha sa leá, déantar an leá a mhealladh chuig dromchla uachtarach an mhúnla ag an éifeacht teimpléad agus siphon. Cruthaíonn an leá scannán tanaí faoi ghníomhaíocht teannas dromchla agus idirleata go dtí an timpeallacht. Cuirtear an criostal síl síos chun teagmháil a dhéanamh leis an scannán leá, agus déantar an grádán teochta ag barr an mhúnla a rialú chun aghaidh deiridh an chriostail síl a chriostalú le criostail aonair leis an struchtúr céanna leis an gcriostail síl. Ansin déantar an síolchriostail a ardú go leanúnach tríd an meicníocht tarraingthe. Críochnaíonn an criostail síol ullmhúchán an chriostail aonair ar fad tar éis scaoileadh ghualainn agus fás trastomhas comhionann. Cinneann cruth agus méid barr an mhúnla cruth trasghearrtha na criostail a fhástar leis an modh múnla treoraithe.