GaAs anyagelemzése
1. Az összetett félvezető anyagok tanulmányozása a múlt század elejére vezethető vissza. Thiel és munkatársai által vizsgált legkorábbi bejelentett anyagok. 1952-ben Welker német tudós először III-V vegyületeket tanulmányozott új félvezető családként, és rámutatott, hogy kiváló tulajdonságaik vannak, amelyek nem rendelkeznek az elemi félvezető anyagokkal, mint például a Ge és a Si. Az összetett félvezető anyagok kutatásai az elmúlt ötven évben nagy előrelépést tettek, és széles körben használták a mikroelektronika és az optoelektronika területén is.
A gallium-arzenid (GaAs) anyagok jelenleg a leggyakoribb, széles körben használt és ezért a legfontosabb összetett félvezető anyagok, és a szilícium után a legfontosabb félvezető anyagok. Kiváló teljesítmény és sávszerkezetének köszönhetően a GaAs anyagok nagy potenciállal rendelkeznek a mikrohullámú eszközökben és a fénykibocsátó eszközökben. Jelenleg a gallium-arzenid-anyagok fejlett gyártási technológiája még mindig nagy nemzetközi cégek, például Japán, Németország és az Egyesült Államok kezében van. A külföldi vállalatokkal összehasonlítva a hazai vállalkozásoknak még mindig nagy a szakadék a gallium-arzenid anyagok gyártási technológiájában.
2. A gallium-arzenid anyagok tulajdonságai és felhasználása
A gallium-arzenid egy tipikus közvetlen átmeneti típusú energia sávszerkezet. A vezetési sáv minimális értéke és a valencia sáv maximális értéke a Brillouin-zóna közepén van, azaz k = 0, ami nagy elektro-optikai konverziós hatékonysággal bír. Kiváló anyag fotovoltaikus készülékek készítéséhez.
300K-on a GaAs anyag tiltott sávszélessége 1,42V, ami sokkal nagyobb, mint 0,67V germánium és 1,12V szilícium. Ezért a gallium-arzenid eszközök magasabb hőmérsékleten működhetnek és ellenállnak a nagy teljesítménynek.
A hagyományos szilícium félvezető anyagokkal összehasonlítva a gallium-arzenid (GaAs) anyagok nagy elektronmobilitással, nagy tiltott sávszélességgel, közvetlen sávszélességgel, alacsony energiafogyasztással, az elektronmobilitással pedig körülbelül 5,7-szerese a szilícium-anyagoknak. Ezért széles körben használják a magas frekvenciájú és vezeték nélküli kommunikációs eszközök IC gyártásához. A nagyfrekvenciás, nagy sebességű, sugárzást biztosító magas hőmérsékletű készülékeket általában a vezeték nélküli kommunikáció, az optikai kommunikáció, a mobil kommunikáció, a GPS globális navigáció és hasonlók területén használják. Az IC termékekben történő véletlen alkalmazás mellett a GaAs anyagokat más elemekhez is hozzá lehet adni, hogy megváltoztassák a sávszerkezetüket fotoelektromos hatások előállítására, félvezető fénykibocsátó eszközök előállítására és gallium-arzenid napelemek készítésére.