GaN-on-Si ((111) N/P Ttype substrate Epitaxy 4inch 6inch 8inch برای دستگاه LED یا قدرت

خلاصه ی زیربنای GaN-on-Si

زیربناهای GaN-on-Si (111) به دلیل فاصله باند گسترده، تحرک الکترون بالا و رسانایی حرارتی آنها در الکترونیک و اپتو الکترونیک با عملکرد بالا ضروری هستند.این سبسترات ها از مقرون به صرفه بودن و مقیاس پذیری سیلیکون استفاده می کنندبا این حال، چالش هایی مانند عدم تطابق شبکه و تفاوت های گسترش حرارتی بین GaN و Si (111) باید برای کاهش تراکم خلع و استرس مورد توجه قرار گیرد.تکنیک های پیشرفته رشد اپیتاکسیال، مانند MOCVD و HVPE، برای بهینه سازی کیفیت کریستال استفاده می شود. زیربناهای GaN-on-Si (111) به طور گسترده ای در الکترونیک قدرت، دستگاه های RF و فناوری LED استفاده می شود، که یک تعادل عملکرد را ارائه می دهد،هزینه، و سازگاری با فرآیندهای تولید نیمه هادی موجود.

خواص بستر GaN-on-Si

نیترید گالیوم بر روی سیلیکون (GaN-on-Si) یک فناوری بستر است که خواص نیترید گالیوم (GaN) را با هزینه و مقیاس پذیری سیلیکون (Si) ترکیب می کند.زیربناهای GaN-on-Si به ویژه در الکترونیک قدرت محبوب هستنددر زیر برخی از ویژگی ها و مزایای اصلی زیربناهای GaN-on-Si آورده شده است:

1.عدم تطابق قفل

• GaNوآرهدارای ثابت های مختلف شبکه هستند که منجر به عدم تطابق شبکه قابل توجهی (~ 17٪) می شود. این عدم تطابق می تواند باعث نقص هایی مانند انحراف در لایه GaN شود.
• برای کاهش این نقص ها، لایه های بافر اغلب بین GaN و Si برای انتقال تدریجی ثابت شبکه استفاده می شوند.

2.رسانایی حرارتی

• GaNدارای رسانایی حرارتی بالا است، که اجازه می دهد تا انتشار گرما را به طور موثر انجام دهد، و آن را برای برنامه های کاربردی با قدرت بالا مناسب می کند.
• آرههمچنین رسانایی حرارتی خوبی دارد، اما تفاوت در ضریب گسترش حرارتی بین GaN و Si می تواند منجر به استرس و احتمال ترک در لایه GaN در طول خنک شدن شود.

3.هزینه و مقیاس پذیری

• سیلیکونزیربناها به طور قابل توجهی ارزان تر و به طور گسترده تری در دسترس هستند تا جایگزین های دیگر مانند سفیر یا کربید سیلیکون (SiC).
• وافرهای سیلیکونی در اندازه های بزرگتر (تا 12 اینچ) در دسترس هستند، که تولید حجم بالا و هزینه های پایین تر را امکان پذیر می کند.

4.خواص الکتریکی

• GaNدارای یک فاصله باند گسترده (3.4 eV) در مقایسه با سیلیکون (1.1 eV) است که منجر به ولتاژ شکستگی بالا، تحرک الکترون بالا و از دست دادن رسانایی کم می شود.
• این خواص باعث می شود که زیربناهای GaN-on-Si برای فرکانس بالا، قدرت بالا و کاربردهای دمای بالا ایده آل باشند.

5.عملکرد دستگاه

• دستگاه های GaN-on-Si اغلب دارای تحرک الکترونی عالی و سرعت اشباع بالا هستند که منجر به عملکرد برتر در برنامه های RF و مایکروویو می شود.
• GaN-on-Si همچنین در LED ها استفاده می شود، جایی که خواص الکتریکی و حرارتی بستر به کارایی و روشنایی بالا کمک می کند.

6.خواص مکانیکی

• خواص مکانیکی بستر در ساخت دستگاه بسیار مهم است. سیلیکون یک بستر سفت و پایدار را فراهم می کند.اما استرس مکانیکی لایه GaN به دلیل عدم تطابق شبکه و تفاوت های گسترش حرارتی نیاز به مدیریت دقیق دارد.

7.چالش ها

• چالش های اصلی با زیربناهای GaN-on-Si شامل مدیریت عدم تطابق شبکه بالا و عدم تطابق گسترش حرارتی است که می تواند منجر به ترک، خم شدن یا تشکیل نقص در لایه GaN شود.
• تکنیک های پیشرفته مانند لایه های بافر، زیربناهای مهندسی شده و فرآیندهای رشد بهینه شده برای غلبه بر این چالش ها ضروری هستند.

8.درخواست ها

• الکترونیک برق: GaN-on-Si در تبدیل کننده های قدرت با کارایی بالا، اینورترها و تقویت کننده های RF استفاده می شود.
• لامپ های LED: زیربناهای GaN-on-Si به دلیل کارایی و روشنایی خود در LED ها برای روشنایی و نمایش استفاده می شوند.
• دستگاه های RF و مایکروویو: عملکرد فرکانس بالا GaN-on-Si را برای ترانزیستورهای RF و تقویت کننده ها در سیستم های ارتباطات بی سیم ایده آل می کند.

زیربناهای GaN بر روی Si یک راه حل مقرون به صرفه برای ادغام خواص عملکرد بالا GaN با قابلیت تولید در مقیاس بزرگ سیلیکون ارائه می دهند.که آنها را به یک تکنولوژی حیاتی در برنامه های کاربردی الکترونیکی پیشرفته مختلف تبدیل می کند..

GaN-on-Si زیربنای عکس واقعی

استفاده از GaN-on-Si

زیربناهای GaN-on-Si عمدتا در چندین کاربرد کلیدی استفاده می شوند:

1. الکترونیک برق: GaN-on-Si به طور گسترده ای در ترانزیستورهای قدرت و کنورترها به دلیل کارایی بالا، سرعت سوئیچ سریع و توانایی کار در دمای بالا استفاده می شود، که آن را برای منابع برق ایده آل می کند،وسایل نقلیه الکتریکی، و سیستم های انرژی تجدیدپذیر.

2. دستگاه های RF: زیربناهای GaN-on-Si در تقویت کننده های RF و ترانزیستورهای مایکروویو، به ویژه در ارتباطات 5G و سیستم های رادار، که در آن عملکرد قدرت بالا و فرکانس بسیار مهم است، استفاده می شود.

3. تکنولوژی LED: GaN-on-Si در تولید LED استفاده می شود، به ویژه برای LED های آبی و سفید، ارائه راه حل های تولید مقرون به صرفه و مقیاس پذیر برای روشنایی و نمایش.

4. فتو دتکتورها و سنسورها: GaN-on-Si همچنین در فتودتکتورهای UV و سنسورهای مختلف استفاده می شود، که از فاصله باند گسترده GaN و حساسیت بالا به نور UV بهره مند می شود.

این برنامه ها تنوع و اهمیت زیربناهای GaN-on-Si را در الکترونیک مدرن و اپتو الکترونیک برجسته می کنند.

پرسش و پاسخ

س: چرا از اون استفاده کردي؟

الف:GaN بر روی Si یک راه حل مقرون به صرفه برای الکترونیک با عملکرد بالا را ارائه می دهد که مزایای فاصله باند گسترده GaN، تحرک الکترونی بالا،و رسانایی حرارتی با مقیاس پذیری و مقرون به صرفه بودن زیربناهای سیلیکون. GaN برای فرکانس بالا، ولتاژ بالا و کاربردهای دمای بالا ایده آل است، که آن را انتخاب برتر برای الکترونیک قدرت، دستگاه های RF و LED ها می کند.زیربناهای سیلیکون باعث می شود که اندازه های بزرگتر وافر، کاهش هزینه های تولید و تسهیل یکپارچه سازی با فرآیندهای تولید نیمه هادی موجود.تکنیک های پیشرفته کمک می کند تا این مشکلات را کاهش دهد، باعث می شود که GaN بر روی Si یک گزینه قانع کننده برای برنامه های کاربردی الکترونیکی و اپتو الکترونیک مدرن باشد.

س: گان بر روی سی چیست؟

A: GaN-on-Si به لایه های گالیوم نیترید (GaN) که بر روی زیربنای سیلیکون (Si) رشد می کنند اشاره دارد. GaN یک نیمه هادی با باند گپ گسترده است که به دلیل تحرک الکترونی بالا، رسانایی حرارتی،و توانایی کار در ولتاژ و دمای بالاهنگامی که روی سیلیکون رشد می کند، ویژگی های پیشرفته GaN را با هزینه و مقیاس پذیری سیلیکون ترکیب می کند. این باعث می شود که GaN-on-Si برای برنامه های کاربردی در الکترونیک قدرت ایده آل باشد.دستگاه های RF، ال ای دی ها و سایر دستگاه های الکترونیکی و اپتو الکترونیک با عملکرد بالا.ادغام با سیلیکون اجازه می دهد تا اندازه های بزرگتر و سازگاری با فرآیندهای تولید نیمه هادی موجود، اگرچه چالش هایی مانند عدم تطابق شبکه باید مدیریت شوند.