Criostail Aonair GaN

Tá teicneolaíocht leathsheoltóra mar chnámh droma na sibhialtachta nua-aimseartha, ag athrú go bunúsach ar an mbealach ina mairimid, a n-oibrímid agus a n-idirghníomhaíonn muid leis an domhan. Chuir sé ar chumas dul chun cinn gan fasach i réimsí éagsúla lena n-áirítear teicneolaíocht faisnéise, fuinneamh, teileachumarsáid agus cúram sláinte. Ó na micreaphróiseálaithe a chumhachtaíonn ár bhfóin chliste agus ár ríomhairí, go dtí na braiteoirí i bhfeistí leighis, agus an leictreonaic chumhachta i gcórais fuinnimh in-athnuaite, tá leathsheoltóirí ag croílár beagnach gach nuálaíocht teicneolaíochta den chéid seo caite.

An Chéad Ghlúin Leathsheoltóirí: Gearmáiniam agus Sileacan

Thosaigh stair na teicneolaíochta leathsheoltóra leis an gcéad ghlúin de leathsheoltóirí, go príomha gearmáiniam (Ge) agus sileacain (Si). Is leathsheoltóirí eiliminteacha iad na hábhair seo, rud a chiallaíonn go bhfuil siad comhdhéanta d'eilimint amháin. Is é sileacain, go háirithe, an t-ábhar leathsheoltóra is mó a úsáidtear mar gheall ar a raidhse, a éifeachtacht ó thaobh costais, agus airíonna leictreonacha den scoth. Tá teicneolaíocht atá bunaithe ar sileacain tar éis teacht in aibíocht le blianta fada, rud a fhágann gur féidir ciorcaid chomhtháite (ICanna) a fhorbairt atá mar bhunús le leictreonaic nua-aimseartha. Bhí cumas sileacain chun ciseal ocsaíd chobhsaí agus ardcháilíochta (dé-ocsaíd sileacain) a fhoirmiú ina fhachtóir ríthábhachtach i rathúlacht feistí leathsheoltóra miotail-ocsaíd-leathsheoltóra (MOS), arb iad na bloic thógála den chuid is mó de na leictreonaic dhigiteacha.

An Dara Glúin Leathsheoltóirí: Gallium Arsenide agus Indium Fosphide

De réir mar a tháinig an teicneolaíocht chun cinn, tháinig na teorainneacha sileacain chun solais, go háirithe in iarratais ardluais agus ard-minicíochta. Mar thoradh air seo forbraíodh an dara glúin de leathsheoltóirí, lena n-áirítear leathsheoltóirí cumaisc mar arsainíd ghailliam (GaAs) agus fosfíd indium (InP). Tá cáil ar na hábhair seo mar gheall ar a soghluaisteacht leictreon níos fearr agus bandáil dhíreach, rud a fhágann go bhfuil siad iontach do ghléasanna optoelectronic mar dé-óid astaithe solais (LED), dé-óid léasair, agus trasraitheoirí ard-minicíochta. Úsáidtear GaAs, mar shampla, go forleathan i gcórais chumarsáide micreathonnta agus tonn-milliméadar, chomh maith le i dteicneolaíochtaí satailíte agus radair. In ainneoin a gcuid buntáistí, tá glacadh forleathan GaAs agus InP teoranta mar gheall ar chostais agus dúshláin níos airde sa déantúsaíocht.

An Tríú Glúin de Leathsheoltóirí:Cairbíd SileacainagusGailliam Nítríde

Le blianta beaga anuas, tá an fócas aistrithe go dtí an tríú glúin de leathsheoltóirí, a chuimsíonn ábhair cosúil lecairbíd sileacain (SIC)agusnítríde Gailliam (GaN). Tá bandáil leathan ag na hábhair seo, rud a chiallaíonn gur féidir leo oibriú ag voltais, teochtaí agus minicíochtaí níos airde ná a réamhtheachtaithe.GaN, go háirithe, tar éis aird shuntasach a tharraingt ar a chuid airíonna eisceachtúla, lena n-áirítear bandgap leathan de 3.4 eV, soghluaisteacht ard leictreon, voltas miondealú ard, agus seoltacht teirmeach den scoth. Déanann na tréithe seoGaNiarrthóir idéalach le haghaidh feidhmchláir ard-chumhachta agus ard-minicíochta, mar luchtairí tapa, trasraitheoirí cumhachta, agus feistí micreathonn raidió-minicíochta (RF).

Struchtúr Criostail agus Nascáil isteachGaN

GaNbhaineann leis an ngrúpa III-V de leathsheoltóirí cumaisc, atá comhdhéanta d'eilimintí ó ghrúpa III (m.sh., Gailliam) agus grúpa V (m.sh., nítrigin) den tábla peiriadach. Struchtúr criostail naGaNis féidir leis a bheith ann in dhá fhoirm phríomha: wurtzite heicseagánach agus sphalerite ciúbach. Bíonn tionchar ag nádúr na nasc ceimiceach idir na hadaimh ar an gcineál struchtúr criostail a fhoirmíonn. I gcomhdhúile leathsheoltóra, is féidir leis an nascadh a bheith ina meascán de bhannaí comhfhiúsacha agus de bhannaí ianach. Dá ianach an nasc, is amhlaidh is dóichí go gcruthóidh an t-ábhar struchtúr wurtzite. I gcásGaN, tá carachtar ianach suntasach sa nasc mar thoradh ar an difríocht mhór i leictridhiúltacht idir gailliam (Ga) agus nítrigin (N). Mar thoradh air sin,GaNcriostalaíonn sé go hiondúil sa struchtúr wurtzite, a bhfuil aithne air as a chobhsaíocht ard teirmeach agus a fhriotaíocht ar chreimeadh ceimiceach.

Buntáistí a bhaineann leGaNThar Ábhair Leathsheoltóra Níos luaithe

I gcomparáid le hábhair leathsheoltóra den chéad agus den dara glúin,GaNcuireann sé roinnt buntáistí a fhágann go bhfuil sé thar a bheith tarraingteach d'fheidhmchláir cheannródaíocha. Ceann de na buntáistí is suntasaí ná a bhearna leathan, rud a ligeann do ghléasanna GaN-bhunaithe oibriú ag voltais agus teochtaí níos airde gan briseadh síos. Mar gheall air seo is ábhar den scoth GaN don leictreonaic chumhachta, áit a bhfuil éifeachtúlacht agus bainistíocht theirmeach ina ábhar imní ríthábhachtach. Ina theannta sin, tá tairiseach tréleictreach níos ísle ag GaN, rud a chabhraíonn le toilleas a laghdú agus le luasanna aistrithe níos tapúla a chumasú i dtrasraitheoirí.

GaNtá neart criticiúil réimse leictrigh níos airde aige freisin, rud a ligeann do ghléasanna réimsí leictreacha níos mó a láimhseáil gan aon chliseadh. Tá sé seo tábhachtach go háirithe in iarratais ardchumhachta, áit a bhfuil an cumas chun ardvoltais agus sruthanna a bhainistiú riachtanach. Ina theannta sin, cuireann soghluaisteacht ard leictreoin GaN lena oiriúnacht d’fheidhmchláir ard-minicíochta, amhail feistí RF agus micreathonn. Mar gheall ar an meascán de na hairíonna seo - seoltacht teirmeach ard, friotaíocht ard teochta, agus cruas radaíochta - is ábhar ildánach é GaN atá réidh le ról ríthábhachtach a imirt sa chéad ghlúin eile de ghléasanna leictreonacha.

GaNin Feidhmchláir Nua-Aimseartha agus Ionchais Amach Anseo

Na hairíonna uathúla deGaNtá tús curtha cheana féin le roinnt tionscal a réabhlóidiú. I leictreonaic tomhaltóra, tá chargers tapa GaN-bhunaithe ag éirí níos coitianta mar gheall ar a n-éifeachtúlacht agus méid dlúth i gcomparáid le chargers traidisiúnta sileacain-bhunaithe. I réimse na teileachumarsáide, tá GaN á úsáid chun trasraitheoirí ard-minicíochta a fhorbairt atá riachtanach do líonraí 5G agus níos faide anonn. Tá na hearnálacha aeraspáis agus cosanta ag fiosrú freisin an acmhainneacht atá ag GaN le húsáid i gcórais radair agus cumarsáide ardchumhachta, áit a bhfuil a chumas oibriú faoi dhálaí foircneacha fíorluachmhar.