Што се полупроводнички материјали од прва, втора, трета и четврта генерација?

Полупроводнички материјали се материјали со електрична спроводливост помеѓу спроводниците и изолаторите на собна температура, кои се широко користени во области како интегрирани кола, комуникации, енергија и оптоелектроника. Со развојот на технологијата, полупроводничките материјали еволуираа од првата генерација до четвртата генерација.

Во средината на 20 век, првата генерација на полупроводнички материјали главно се состоеле од германиум (Ge) исиликон(Си). Имено, првиот транзистор и првото интегрирано коло во светот беа направени од германиум. Но, кон крајот на 1960-тите постепено се заменува со силициум, поради неговите недостатоци како што се ниската топлинска спроводливост, ниската точка на топење, слабата отпорност на високи температури, нестабилната структура на оксиди растворливи во вода и неделната механичка сила. Благодарение на неговата супериорна отпорност на висока температура, одличната отпорност на радијација, извонредната економичност и изобилните резерви, силиконот постепено го замени германиумот како главен материјал и ја задржа оваа позиција до денес.

Во 1990-тите, втората генерација на полупроводнички материјали почна да се појавува, со галиум арсенид (GaAs) и индиум фосфид (InP) како репрезентативни материјали. Вторите полупроводнички материјали нудат предности како што се голем процеп, ниска концентрација на носач, супериорни оптоелектронски својства, како и одлична термичка отпорност и отпорност на зрачење. Овие предности ги прават широко користени во микробранова комуникација, сателитска комуникација, оптичка комуникација, оптоелектронски уреди и сателитска навигација. Сепак, апликациите на сложените полупроводнички материјали се ограничени поради прашања како што се ретки резерви, високи трошоци за материјали, инхерентна токсичност, дефекти на длабоко ниво и тешкотии во производството на наполитанки со големи димензии.

Во 21 век, третата генерација полупроводнички материјали какосилициум карбид(SiC), галиум нитрид (GaN) и цинк оксид (ZnO) настанале. Познати како полупроводнички материјали со широк опсег, полупроводничките материјали од третата генерација покажуваат одлични својства како што се висок напон на распаѓање, висока брзина на заситеност со електрони, исклучителна топлинска спроводливост и одлична отпорност на зрачење. Овие материјали се погодни за производство на полупроводнички уреди кои функционираат во апликации со висока температура, висок напон, висока фреквенција, високо зрачење и висока моќност.

Во денешно време, полупроводничките материјали од четвртата генерација се претставени согалиум оксид(Ga2O3), дијамант (C) и алуминиум нитрид (AlN). Овие материјали се нарекуваат полупроводнички материјали со ултра широк пропусен опсег, со поголема јачина на полето на распаѓање од полупроводниците од третата генерација. Тие можат да издржат повисоки напони и нивоа на моќност, погодни за производство на електронски уреди со висока моќност и електронски уреди со радиофреквенција со високи перформанси. Сепак, синџирот на производство и снабдување на овие полупроводнички материјали од четвртата генерација не се зрели, што претставува значителни предизвици во производството и подготовката.