Nano Ölçekte Devrim Yaratan Galyum Arsenit (GaAs) Wafer Teknolojisi - Nanografi

Galyum arsenit (GaAs) waferlarının temel özellikleri şunlardır:

• Galyum arsenit (GaAs) molar kütlesi 144.64 g/mol'dür.
• Galyum arsenit (GaAs) erime noktası 1238 °C'dir.
• Galyum arsenit (GaAs) yoğunluğu 5.32 g/cm3'tür. 

Galyum, silikona kıyasla üstün elektronik özelliklere sahiptir, yani daha yüksek elektron hareketliliği ve doymuş elektron hızına sahiptir. Bu, galyum arsenitin transistörlerde 250 GHz'ye kadar frekansta çalışmasına olanak tanır. Yüksek sıcaklıklara daha az duyarlıdır, elektronik devrelerde daha az gürültü üretir ve doğrudan band aralığına sahip olduğundan verimli ışık emilimi ve yayımı sağlar. Galyum arsenitin dirençli yapısı ve yüksek dielektrik sabiti, entegre devreler için ideal bir alt tabaka yapar ve bileşenler arasında doğal izolasyon sunar. Bu özellikler, galyum arsenitin uydu, cep telefonu, iletişim teknolojisi ve monolitik mikrodalga entegre devreler (MMIC'ler) gibi uygulamalarda umut vadeden bir aday olmasını sağlar. Yarı iletken cihazlarda kullanılan ince yarı iletken tabakaları olan waferlar, iyon implantasyonu, doplama, ince film kaplama gibi değişikliklere tabi tutularak etkili bir şekilde uygulanır.

Galyum Arsenit (GaAs) Wafer Kullanım Alanları

Galyum arsenitin (GaAs) ana kullanım alanları şu şekildedir:

-Bilgisayarlar 

-Fotovoltaik hücreler 

-Optoelektronik iletişim 

-Lazer diyotları ve kızılötesi yayılım

Galyum Arsetit (GaAs) Wafer kullanım alanlarının detaylı bir şekilde incelendiği blogumuzu okumak için buraya tıklayın.

GaAs Waferların Transistörlerde ve Bilgisayarlarda Kullanımı 

Galyum arsenit yarı iletken dilimi, galyum ve arsenik elementinden oluşan bir ikili bileşik olup, silikon ve germanyum gibi basit yarı iletkenlere kıyasla daha düşük termal iletkenliğe ve daha yüksek termal genleşme katsayısına (CTE) sahip olması nedeniyle transistör üretiminde imalat zorlukları sunar. Ayrıca, GaAs'a dayalı cihaz hatalarını anlamak, göreli olarak yeni kabul edilmesi nedeniyle silikona dayalı hatalardan daha karmaşık ve maliyetli olabilir. Bununla birlikte, GaAs'ın kalite, fiyat ve eklenen değer dengesini göz önünde bulundurduğumuzda, bu karmaşıklıklar ağır basar. Yüksek frekansları mümkün kılan teknolojiye ihtiyaç duyan büyüyen pazarlar, bu maliyetlerin dengelemesine katkıda bulunmaktadır.

GaAs Waferların Savunma ve Havacılıkta Kullanımı

Galyum arsenit, kullanımı askeri ve havacılık alanında başladığından beri ticari pazarlara dahil edilmiştir. Periodik tabloda yarı iletken malzemeler grubuna aittir. Band aralığı, silisyum veya germaniyumdan daha geniştir. Elektronların hareketliliği de silisyum veya germaniyumdan daha yüksektir ve deliklerin hareketliliği de silisyumla benzerdir.

P tipi yarı iletkenlik sağlamak için galyum atomlarını yerine koyduklarında, çinko, kadmiyum veya bakır gibi malzemeler kullanılır, çünkü bu malzemeler GaAs'ın valans bandının üzerinde 0,08 ila 0,37 eV arasında izin verilen seviyeleri tanıtırlar. Donör malzemeler ise sülfür, selenyum ve periyodik tablonun IV grubu elementleridir ve küçük konsantrasyonlarda kullanılırlar.

GaAs, fotoelektrik hücreler, tünelleme diyotları, lazerler, yarı iletkenler ve MESFET transistörlerinde kullanılır.

GaAs'ın çeşitli devre topolojileri ve cihaz tipleri vardır. En baskın ve ticari olarak kullanılabilir olanı, DCFL (Direct Coupled FET Logic) ile doğrudan bağlantılı FET mantığıdır, ancak BFL mantığı (Buffered FET Logic) ve SDFL mantığı (Schottky Diyot FET Logic) da mevcuttur.

Yüksek Frekans Teknolojilerinde GaAs Waferların Kullanımı

Dopantlı N tipi GaAs'ın etkin yükünün kütlesi, aynı tipteki silisyumdan daha düşüktür, bu nedenle GaAs waferlarında elektronlar daha yüksek hızlarda ivmelendirilir ve transistor kanalını geçmek için daha az zaman harcarlar. Bu, yüksek frekanslarda çok kullanışlıdır, çünkü daha yüksek bir maksimum çalışma frekansına ulaşılabilir.

Bu olasılık ve yüksek frekanslarda çalışmayı gerektiren devrelerle çalışma ihtiyacı, savunma ve uzay endüstrilerinde, radarlar, güvenli iletişim ve sensörlerin kullanımında ortaya çıkar. Federal programlar tarafından geliştirildikten sonra, GaAs hızla kablosuz yerel ağlar (WLAN), kişisel iletişim sistemleri (PCS), canlı uydu iletimi (DBS), tüketici tarafından veri iletimi ve alımı, küresel konumlandırma sistemleri (GPS) ve mobil iletişim gibi yeni ticari pazarlara yayıldı. Tüm bu pazarlar, silisyum veya germaniyumla elde edilemeyen yüksek ve düşük frekanslarda çalışmayı gerektiriyordu.

Şekil 4: GaAs'ın yüksek frekanslı teknoloji uygulamalarında kulanımı.

Galyum Arsenit (GaAs) Yarı İletken Levhalarının Avantajları

Galyum arsenit waferları, güneş enerjisi sınıfı silikon levhalara göre neredeyse iki kat daha yüksek verim sunması avantajına sahiptir. GaAs waferının diğer bir avantajı, verimdeki artışla ilgilidir. Genellikle galyum arsenit, küçük bir levha üzerine tek bir ince tabaka olarak biriktirilir, ancak Illinois Üniversitesi'nde çoklu katmanlar oluşturularak levhalara biriktirme yapılmış ve daha yüksek bir verim elde edilmiştir. Birden fazla katman, çalışma alanındaki sınırlamaları ortadan kaldırır ve özellikle güneş pilleri için çok önemli olan geniş bir kapsama alanı sağlar. Böylece daha geniş bir kapsama alanı elde edilir, daha fazla enerji üretilir ve maliyet düşer. Arsenit kullanımı güneş pillerinde yeni bir şey değildir. Çok katmanlı hücrelerde yıllardır kullanılmaktadır.

Galyum Arsenit (GaAs) Yarı İletken Levhalarının Dezavantajları

GaAs waferlarıyla üretilen cihazlar 450 °C'ye kadar olan sıcaklıklarda çalışabilir. Ancak, bu avantajlarına rağmen kullanımı, silikonunkine göre bazı zorluklar ortaya koyar. Örneğin, silikonun aksine, basit CMOS mantık tarzı elemanlar üretmek için doğal bir oksit maskesi bulunmamaktadır.

Büyük dezavantajı ise, düşük kullanım oranını açıklayan fiyattır. Bu ikilemi çözmek için mühendisler ve araştırmacılar, düşük maliyetli galyum arsenit ince filmlerinin üretimine yönelik yeni yöntemler geliştirdiklerini söylüyorlar. Bu yöntemler sayesinde silikonun yerine geçecek cihazlar üretilebilir ve fotovoltaik hücrelerin verimliliği artırılabilir.

Sonuç

Galyum arsenit (GaAs), bir atom galyum ve bir atom arsenitten oluşur. Genellikle yarı iletkenlerin üretiminde olduğu gibi, elektronikte yaygın olarak kullanılır. Yukarıda açıklandığı üzere, bileşiğin bazı avantajları ve dezavantajları vardır. Bu bileşiğin fiyatının düzenlenmesi için çalışmalar devam etmektedir ve galyum arsenit (GaAs) waferlarının diğer sektörlerde de sunabileceği çok daha fazla potansiyel bulunmaktadır. Bu nedenle, istisnai kullanımlarını keşfetmek için araştırmaların devam etmesi gerekmektedir.

Nanografi olarak, işlerinizi geliştirme ve araştırmalarınıza üstün kaliteli ürünler temin etme amacıyla her geçen gün daha çok çalışıyoruz. Ürünlerimizi incelemek ve satın almak için web sitemizi ziyaret edin.