Birinci nəsil, ikinci nəsil, üçüncü nəsil və dördüncü nəsil yarımkeçirici materiallar hansılardır?

Yarımkeçirici materiallar otaq temperaturunda keçiricilər və izolyatorlar arasında elektrik keçiriciliyinə malik olan və inteqral sxemlər, rabitə, enerji və optoelektronika kimi sahələrdə geniş istifadə olunan materiallardır. Texnologiyanın inkişafı ilə yarımkeçirici materiallar birinci nəsildən dördüncü nəslə qədər inkişaf etmişdir.

20-ci əsrin ortalarında yarımkeçirici materialların birinci nəsli əsasən germaniumdan (Ge) vəsilikon(Si). Qeyd edək ki, dünyada ilk tranzistor və ilk inteqral sxem germaniumdan hazırlanmışdır. Lakin aşağı istilik keçiriciliyi, aşağı ərimə nöqtəsi, zəif yüksək temperatur müqaviməti, qeyri-sabit suda həll olunan oksid quruluşu və həftəlik mexaniki qüvvə kimi çatışmazlıqlarına görə 1960-cı illərin sonlarında tədricən silikonla əvəz olundu. Üstün yüksək temperatur müqaviməti, əla radiasiya müqaviməti, diqqətəlayiq iqtisadi səmərəliliyi və bol ehtiyatları sayəsində silikon tədricən əsas material kimi germaniumun yerini aldı və bu günə qədər bu mövqeyi qoruyub saxladı.

1990-cı illərdə yarımkeçirici materialların ikinci nəsli meydana çıxmağa başladı, təmsiledici materiallar kimi qallium arsenid (GaAs) və indium fosfidi (InP) idi. İkinci yarımkeçirici materiallar böyük bant boşluğu, aşağı daşıyıcı konsentrasiyası, üstün optoelektronik xüsusiyyətlər, həmçinin əla istilik müqaviməti və radiasiya müqaviməti kimi üstünlüklər təklif edir. Bu üstünlüklər onları mikrodalğalı rabitə, peyk rabitəsi, optik rabitə, optoelektronik cihazlar və peyk naviqasiyasında geniş istifadə etməyə imkan verir. Bununla belə, mürəkkəb yarımkeçirici materialların tətbiqi nadir ehtiyatlar, yüksək material xərcləri, xas toksiklik, dərin səviyyəli qüsurlar və böyük ölçülü vaflilərin hazırlanmasında çətinlik kimi məsələlərlə məhdudlaşır.

21-ci əsrdə üçüncü nəsil yarımkeçirici materiallar kimisilisium karbid(SiC), qallium nitridi (GaN) və sink oksidi (ZnO) meydana gəldi. Geniş diapazonlu yarımkeçirici materiallar kimi tanınan üçüncü nəsil yarımkeçirici materiallar yüksək parçalanma gərginliyi, yüksək elektron doyma sürəti, müstəsna istilik keçiriciliyi və üstün radiasiya müqaviməti kimi əla xüsusiyyətlərə malikdir. Bu materiallar yüksək temperatur, yüksək gərginlik, yüksək tezlik, yüksək radiasiya və yüksək güc tətbiqlərində fəaliyyət göstərən yarımkeçirici cihazların istehsalı üçün uyğundur.

Hal-hazırda dördüncü nəsil yarımkeçirici materiallar ilə təmsil olunurqalium oksidi(Ga₂O₃), almaz (C) və alüminium nitridi (AlN). Bu materiallar üçüncü nəsil yarımkeçiricilərə nisbətən daha yüksək qırılma sahəsi gücünə malik olan ultra geniş zolaqlı yarımkeçirici materiallar adlanır. Onlar yüksək güclü elektron cihazların və yüksək performanslı radiotezlikli elektron cihazların istehsalı üçün uyğun olan daha yüksək gərginliklərə və güc səviyyələrinə tab gətirə bilirlər. Bununla belə, bu dördüncü nəsil yarımkeçirici materialların istehsalı və tədarük zənciri yetkin deyil, istehsal və hazırlıqda əhəmiyyətli problemlər yaradır.