GaN-on-Si ((111) N/P Ttype substrate Epitaxy 4 بوصة 6 بوصة 8 بوصة لجهاز LED أو Power

خلاصة الغازات الغازية (GaN-on-Si)

الرواسب GaN-on-Si (111) ضرورية في الإلكترونيات عالية الأداء والإلكترونيات الضوئية بسبب فجوة النطاق العريضة ، وتحرك الإلكترونات العالي ، والقدرة على توصيل الحرارة.هذه الأساسات تستفيد من فعالية السيليكون من حيث التكلفة و قابليته للتوسعومع ذلك ، يجب معالجة التحديات مثل عدم تطابق الشبكة واختلافات التوسع الحراري بين GaN و Si (111) للحد من كثافة الانحراف والإجهاد.تقنيات النمو البيتاكسيال المتقدمة، مثل MOCVD و HVPE ، يتم استخدامها لتحسين جودة الكريستال. يتم استخدام الركائز GaN-on-Si (111) على نطاق واسع في الإلكترونيات الكهربائية وأجهزة RF وتكنولوجيا LED ، مما يوفر توازنًا في الأداء ،التكلفة، والتوافق مع عمليات تصنيع أشباه الموصلات الحالية.

خصائص الغاز على الهيدروجين

نتريد الغاليوم على السيليكون (GaN-on-Si) هي تكنولوجيا الركيزة التي تجمع بين خصائص نتريد الغاليوم (GaN) مع فعالية التكلفة وقابلية التوسع للسيليكون (Si).الرواسب GaN-on-Si تحظى بشعبية خاصة في إلكترونيات الطاقةأدناه بعض الخصائص الرئيسية ومزايا الركائز GaN-on-Si:

1.عدم تطابق الشبكة

• GaNونعملديها ثوابت شبكة مختلفة، مما يؤدي إلى عدم تطابق شبكة كبير (~ 17 ٪). يمكن لهذا عدم التطابق أن يسبب عيوب، مثل الانحرافات، في طبقة GaN.
• لتخفيف هذه العيوب، غالباً ما تستخدم طبقات عازلة بين GaN و Si للانتقال تدريجياً إلى ثابت الشبكة.

2.التوصيل الحراري

• GaNلديها موصلات حرارية عالية ، مما يسمح بتبديد الحرارة بكفاءة ، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات عالية الطاقة.
• نعملديها أيضا موصلة حرارية جيدة، ولكن الفرق في معامل التوسع الحراري بين GaN و Si يمكن أن يؤدي إلى الإجهاد والشق المحتمل في طبقة GaN أثناء التبريد.

3.التكلفة والقدرة على التوسع

• السيليكونالركائز أرخص بكثير وأكثر انتشارًا من البدائل الأخرى مثل الزعفرة أو كاربيد السيليكون (SiC).
• تتوفر رقائق السيليكون بأحجام أكبر (تصل إلى 12 بوصة) ، مما يسمح بإنتاج حجم كبير وتخفيض التكاليف.

4.الخصائص الكهربائية

• GaNلديه فجوة واسعة (3.4 eV) مقارنة بالسيليكون (1.1 eV) ، مما يؤدي إلى فولتاج انهيار عال، وتحرك إلكترونات عالية، وخسائر توصيل منخفضة.
• هذه الخصائص تجعل قواعد GaN-on-Si مثالية لتطبيقات التردد العالي والقوة العالية ودرجات الحرارة العالية.

5.أداء الجهاز

• غالبًا ما تظهر أجهزة GaN-on-Si تحركًا إلكترونيًا ممتازًا وسرعة تشبع عالية ، مما يؤدي إلى أداء متفوق في تطبيقات RF والميكروويف.
• يستخدم GaN-on-Si أيضًا في مصابيح LED ، حيث تساهم الخصائص الكهربائية والحرارية للتربة في كفاءة عالية ووضوح.

6.الخصائص الميكانيكية

• الخصائص الميكانيكية للركيزة مهمة في تصنيع الجهاز.لكن الإجهاد الميكانيكي لطبقة GaN بسبب عدم تطابق الشبكة و الاختلافات في التوسع الحراري يحتاج إلى إدارة دقيقة.

7.التحديات

• تتضمن التحديات الرئيسية مع قوالب GaN-on-Si إدارة عدم تطابق الشبكة العالية والتوسع الحراري ، والتي يمكن أن تؤدي إلى الشقوق أو الانحناء أو تكوين العيوب في طبقة GaN.
• فالتقنيات المتقدمة مثل طبقات العازلة، والرواسب الهندسية، وعمليات النمو المثلى ضرورية للتغلب على هذه التحديات.

8.التطبيقات

• إلكترونيات الطاقة: يستخدم GaN-on-Si في محولات الطاقة عالية الكفاءة ، والمحولات ، ومضخات RF.
• مصابيح LED: تستخدم الغازات الغازية على الوقود في مصابيح LED للإضاءة والعروض بسبب كفاءتها ووضوحها.
• أجهزة الترددات الراديوية وميكروويف: أداء التردد العالي يجعل GaN-on-Si مثاليًا لترانزستورات RF ومضخات في أنظمة الاتصالات اللاسلكية.

الرواسب GaN-on-Si تقدم حلًا فعالًا من حيث التكلفة لدمج خصائص عالية الأداء من GaN مع قابلية تصنيع السيليكون على نطاق واسع ،مما يجعلها تكنولوجيا حاسمة في مختلف التطبيقات الإلكترونية المتقدمة.

الصورة الحقيقية للجزء الرئيسي من GaN-on-Si

تطبيق الغاز على الهيدروجين

تستخدم الرواسب GaN-on-Si في المقام الأول في العديد من التطبيقات الرئيسية:

1. إلكترونيات الطاقة: يستخدم GaN-on-Si على نطاق واسع في ترانزستورات الطاقة والمحولات بسبب كفاءته العالية وسرعات التبديل السريعة وقدرتها على العمل في درجات حرارة عالية ، مما يجعلها مثالية لمصادر الطاقة ،السيارات الكهربائية، ونظم الطاقة المتجددة.

2. أجهزة RF: تستخدم الغازات الغازية على الوقود في مضاعفات الترددات الراديوية والترانزستورات الميكروويفية ، وخاصة في الاتصالات 5G وأنظمة الرادار ، حيث تكون أداء الطاقة العالية والترددات حاسماً.

3. تكنولوجيا LED: يستخدم GaN-on-Si في إنتاج مصابيح LED ، وخاصة للضوء الأزرق والأبيض ، مما يوفر حلول تصنيع فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتوسع للإضاءة والعروض.

4. أجهزة الكشف الضوئي والإستشعارات: يستخدم GaN-on-Si أيضًا في أجهزة الكشف الضوئي للأشعة فوق البنفسجية وأجهزة الاستشعار المختلفة ، مستفيدة من فجوة النطاق العريضة GaN ′s والحساسية العالية لأشعة فوق البنفسجية.

هذه التطبيقات تسلط الضوء على تنوع وأهمية الرواسب GaN-on-Si في الإلكترونيات الحديثة والإلكترونيات الضوئية.

أسئلة وأجوبة

س: لماذا غان فوق si؟

أ:يقدم GaN على Si حلًا فعالًا من حيث التكلفة للإلكترونيات عالية الأداء ، حيث يجمع بين مزايا الفرق النطاقي الواسع لـ GaN ، وتحرك الإلكترونات العالي ،والقدرة على التوصيل الحراري مع قابلية التوسع والقدرة على تحمل تكاليف الركائز السيليكونيعد GaN مثاليًا لتطبيقات التردد العالي والجهد العالي ودرجات الحرارة العالية ، مما يجعله خيارًا متفوقًا لإلكترونيات الطاقة والأجهزة اللاسلكية الراديوية والضوئيات.الركائز السيليكون تمكن من أحجام أكبر من رقائق، والحد من تكاليف الإنتاج وتسهيل التكامل مع عمليات تصنيع أشباه الموصلات القائمة. على الرغم من وجود تحديات مثل عدم تطابق الشبكة والاختلافات في التوسع الحراري،تقنيات متقدمة تساعد على تخفيف هذه المشاكل، مما يجعل GaN على Si خيارًا مقنعًا للتطبيقات الإلكترونية والبصرية الحديثة.

س: ما هو غان على سي؟

A: GaN-on-Si يشير إلى طبقات نتريد الغاليوم (GaN) المزروعة على رصيف السيليكون (Si). GaN هو أشباه الموصلات واسعة النطاق المعروفة بحركة الإلكترون العالية ، والقدرة الحرارية ،والقدرة على العمل في الجهد العالي والحرارةعندما ينمو على السيليكون، فإنه يجمع بين الخصائص المتقدمة لـ GaN مع فعالية التكلفة وقابلية التوسع للسيليكون. وهذا يجعل GaN-on-Si مثالية للتطبيقات في الإلكترونيات القوية،أجهزة RF، المصابيح المضيئة، وغيرها من الأجهزة الإلكترونية والبصرية عالية الأداء.يسمح التكامل مع السيليكون بحجم رقائق أكبر والتوافق مع عمليات تصنيع أشباه الموصلات الحالية، على الرغم من أن التحديات مثل عدم تطابق الشبكة تحتاج إلى إدارة.