تنقسم مجالات تطبيق رقائق SiC و GaN بشكل أساسي إلى مجال طاقة إلكتروني ، مجال تردد لاسلكي ، مجال إلكتروني ضوئي ، ومجالات أخرى. من بينها ، يعد مجال الطاقة الإلكترونية ومجال التردد اللاسلكي من أهم التطبيقات ، كما أن مزايا استخدام مادة SiC واضحة. تم تقديم هذين المجالين من قبل ، وسيتم مناقشة تقنيات تصنيع رقاقة أشباه الموصلات من GaN و SiC للأجهزة الإلكترونية الضوئية في الجزء التالي.
1. تصنيع رقاقة أشباه الموصلات من حيث التلألؤ
بادئ ذي بدء ، لنبدأ خطوات عملية تصنيع رقاقة أشباه الموصلات باللمعان. تحتوي أشباه الموصلات على فجوة في النطاق ، والتي يمكن استخدامها لإصدار ضوء الليزر.
يحتوي الليزر العملي على ثلاثة عناصر: مصدر المضخة ، المادة العاملة ، وتجويف الرنين. مصدر المضخة هو مثل مصدر الطاقة ، مما يعطي الطاقة لمادة العمل لإصدار ضوء الليزر ؛ يسمح تجويف الرنين بتركيب الليزر معًا للحصول على ضوء طاقة أعلى ؛ لكن الجوهر هو مادة العمل - مستوى الطاقة الذي يمكن أن يحقق بنية انعكاس السكان.
من الضروري أن تكون قادرًا على تحقيق الانعكاس السكاني ، لأن الليزر هو نوع من الإشعاع المحفز. هناك عمليات انتقال أخرى في خطوات معالجة رقاقة أشباه الموصلات. فقط عندما تكون عملية الإشعاع المحفز كافية ، يمكن عرض الليزر. تشمل العمليات الأخرى الانبعاث التلقائي والاسترخاء والعمليات الأخرى.
من أجل تحقيق الانعكاس السكاني ، فإن هيكل مستوى الطاقة المشترك هو هيكل من ثلاثة مستويات. لذلك يمكن التحكم في العمليات المختلفة بين مستويات الطاقة.
على سبيل المثال ، تحقيق الليزر. يُضخ الإلكترون من مستوى الطاقة المنخفض إلى مستوى الطاقة المرتفع من خلال مصدر المضخة ؛ الإلكترون غير مستقر عند مستوى الطاقة العالي ، يتم إيقاف الإلكترونات عند مستوى الطاقة الوسيط عن طريق إضافة مستوى طاقة وسيط مستقر نسبيًا. عندما يكون هناك عدد كافٍ من الإلكترونات ، يكون الضوء قويًا جدًا ؛ تحت تأثير تجويف الرنين ، يتم تضخيمه باستمرار ، وهو الضوء الذي يتم تضخيمه بواسطة الإشعاع المحفز - الليزر.
2. تحليل حالة لرقاقة أشباه الموصلات تلفيق في الأجهزة الكهروضوئية
من أجل تحقيق إخراج ليزر يبلغ 1300 نانومتر (1.3 ميكرومتر) ، تم تصنيع ليزر أشباه الموصلات. بالنسبة لطريقة تصنيع رقاقة أشباه الموصلات ، يتم إخراج الليزر المطلوب من خلال 0.954eV InAs ، ويتم تحويل تغيير الطاقة إلى طاقة كهربائية إلى GaAs ، ثم إخراج الليزر ، ويتم تحويله أخيرًا إلى ليزر إخراج InAs.
عملية تصنيع رقاقة أشباه الموصلات GaAs بأكملها (Figurebelow) ، الأول هو الهيكل الأساسي:
يتم ترتيب GaAs و AlGaAs بالتناوب ورقيقة بدرجة كافية لتكون شبكة فائقة. يسمح إدخال عنصر Al بتعديل مستوى طاقة GaAs من 1.424eV إلى 2.168eV ، ويمكن الحصول على مستوى الطاقة المرتفع المقابل. يستخدم GaAs كمستوى طاقة متوسط لإخراج ليزر المضخة. تحت تأثير الكهرباء ، يتم ضخ الإلكترونات باستمرار إلى مستوى الطاقة العالي لـ AlGaAs ، ثم تقفز لأسفل من مستوى الطاقة المتوسط لـ GaAs.
ثم الهيكل العلوي:
يتم اشتقاق خرج الليزر من تحضير حجم InAs إلى مستوى النانومتر ، مما يزيد فجوة الطاقة من 0.354eV إلى 0.954eV (0.954eV = 1240nm · eV / 1300nm) ، مما يجعله مستوى طاقة وسيطًا جيدًا. مصدر المضخة هو ليزر GaAs يتم الحصول عليه من خلال الشبكة الفائقة أدناه. تحت تأثير الليزر الناتج عن GaAs ، يتم ضخ الإلكترونات باستمرار إلى مستوى الطاقة العالي لـ GaAs ، ثم تقفز لأسفل من مستوى الطاقة المتوسط لـ InAs.
3. الجاليوم والتلألؤ
تمتص فوتونات لومي. من أجل تحقيق ذلك بشكل أكثر ملاءمة ، يحتوي مستوى الطاقة المستخدم بشكل عام على هيكل به فجوة نطاق مباشرة.
في الواقع ، بالإضافة إلى GaAs و InP المضيئين أعلاه ، فإن مادة أشباه الموصلات من الجيل الثالث GaN لها أيضًا فجوة نطاق مباشرة. يتم عرض بيانات أشباه الموصلات الشائعة في الجدول أدناه:
مادة | فجوة الفرقة | نوع فجوة النطاق | شدة مجال الانهيار MV / سم |
هجرة الإلكترون
معدل |
هجرة الحفرة
معدل |
معدل انجراف الإلكترون المشبع 107سم / ثانية |
توصيل حراري ث / (سم- K) |
ثابت العزل الكهربائي | صلابة | |
الجيل الاول | سي | 1.12 | غير مباشر | 0.3 | 1600 | 430 | 1 | 1.48 | 11.9 | 7 |
شركة جنرال الكتريك | 0.67 | غير مباشر | 0.1 | 3900 | 1900 | 0.6 | 16.0 | 6.0 | ||
الجيل الثاني | الغاليوم | 1.42 | مباشرة | 0.4 | 8500 | 400 | 1.3 | 0.55 | 13.1 | 4 |
InP | 1.344 | مباشرة | 0.45 | – | – | – | 0.68 | 12.5 | – | |
الجيل الثالث | الجاليوم | 3.39 | مباشرة | 2.6 | 1000 | 200 | 2.5 | 1.3 | 9 | – |
عين | 6.2 | مباشرة | 1.2 | 300 | 14 | 1.4 | 2.85 | 9.14 | – | |
Ga2O3 | 4.8 | مباشرة | 8 | 300 | – | – | 0.3 | – | – | |
4H- كربون | 3.26 | غير مباشر | 3 | 500 | 120 | 2.5 | 3.4 | 10.1 | 9.25 | |
6H- كربيد | 2.86 | 1.2 | 260 | 50 | ||||||
3C-SiC | 2.2 | 1.2 | 900 | 320 | ||||||
آخر | الماس | 5.5 | غير مباشر | 20 | 2800 | 1300 | 2.7 | 22 | 5.7 | 10.0 |
- GaN من PAM-XIAMEN.
يحتوي GaN على فجوة نطاق أكبر من GaAs و InP. من خلال ضبط فجوة النطاق هذه ، يمكن الحصول على نطاق أوسع من خرج الضوء.
فجوة النطاق في GaAs هي 1.42eV ، مما يعني أنه عندما يتم إنشاء ضوء أقل من 873 نانومتر. سيكون هناك امتصاص كبير ، ولن تعمل شدة الضوء في أنظمة تصنيع رقائق أشباه الموصلات.
تبلغ فجوة النطاق في InP 1.344eV ، مما يعني أنه عندما يتم إنشاء ضوء أقل من 925nm. سيكون هناك امتصاص كبير ، ولن تعمل شدة الضوء في هذا الوقت.
تبلغ فجوة النطاق في GaN 3.4eV ، مما يعني أنه عندما يتم إنشاء ضوء أقل من 364nm. سيكون هناك امتصاص كبير ، ولن تعمل شدة الضوء في هذا الوقت.
إنها ميزة GaN التي يمكن أن تنتج الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية. استخدام الضوء المرئي في عملية تصنيع رقاقة أشباه الموصلات: المصباح الأزرق هو إضافة In و Al إلىالجاليوم فوق المحور؛ يتمتع الضوء ذو الطول الموجي المنخفض بطاقة أكبر واستخداماته المهنية ، مثل التعقيم ، ووضع العلامات ، والقطع ، إلخ.
من أجل تحضير أجهزة GaN ،الركيزة SiCتم اختياره مرة أخرى. لمزيد من التفاصيل حول سبب اختيار ركيزة SiC لتصنيع رقاقة أشباه الموصلات ، يرجى الرجوع إلىتطبيق SiC في أجهزة التردد اللاسلكي.
لمزيد من المعلومات ، يرجى الاتصال بنا على البريد الإلكتروني على victorchan@powerwaywafer.com و powerwaymaterial@gmail.com.