GaN Single Crystal

ဆီမီးကွန်ဒတ်တာနည်းပညာသည် ခေတ်မီယဉ်ကျေးမှု၏ ကျောရိုးဖြစ်ပြီး ကျွန်ုပ်တို့နေထိုင်ပုံ၊ အလုပ်နှင့် ကမ္ဘာကြီးနှင့် အပြန်အလှန်ဆက်ဆံပုံတို့ကို အခြေခံကျကျ ပြောင်းလဲပေးပါသည်။ သတင်းအချက်အလက်နည်းပညာ၊ စွမ်းအင်၊ ဆက်သွယ်ရေးနှင့် ကျန်းမာရေးစောင့်ရှောက်မှု အပါအဝင် နယ်ပယ်အသီးသီးတွင် မကြုံစဖူးသော တိုးတက်မှုများကို လုပ်ဆောင်နိုင်ခဲ့သည်။ ကျွန်ုပ်တို့၏စမတ်ဖုန်းများနှင့် ကွန်ပျူတာများကို ပါဝါပေးသော မိုက်ခရိုပရိုဆက်ဆာများမှ၊ ဆေးဘက်ဆိုင်ရာကိရိယာများရှိ အာရုံခံကိရိယာများအထိ၊ ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်စနစ်များတွင် လျှပ်စစ်ပစ္စည်းကိရိယာများအထိ၊ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးကိရိယာများသည် လွန်ခဲ့သည့်ရာစုနှစ်၏ နည်းပညာဆန်းသစ်တီထွင်မှုတိုင်းနီးပါး၏ အဓိကအချက်ဖြစ်သည်။

ပထမမျိုးဆက် Semiconductors : Germanium နှင့် Silicon

ဆီမီးကွန်ဒတ်တာနည်းပညာသမိုင်းသည် ပထမမျိုးဆက်ဖြစ်သော ဂျာမနီယမ် (Ge) နှင့် ဆီလီကွန် (Si) တို့မှ စတင်ခဲ့သည်။ ဤပစ္စည်းများသည် ဒြပ်စင်တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းဖြစ်ပြီး၊ ဆိုလိုသည်မှာ ၎င်းတို့သည် ဒြပ်စင်တစ်ခုတည်းဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ အထူးသဖြင့် ဆီလီကွန်သည် ၎င်း၏ကြွယ်ဝမှု၊ ကုန်ကျစရိတ်သက်သာမှုနှင့် အလွန်ကောင်းမွန်သော အီလက်ထရွန်းနစ်ဂုဏ်သတ္တိများကြောင့် အသုံးများဆုံး တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းဖြစ်သည်။ ဆီလီကွန်အခြေခံနည်းပညာသည် ဆယ်စုနှစ်များကြာလာသည်နှင့်အမျှ ခေတ်မီအီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းများ၏အခြေခံအုတ်မြစ်ဖြစ်သော ပေါင်းစပ်ဆားကစ်များ (ICs) များ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာစေသည်။ ဆီလီကွန်၏ တည်ငြိမ်ပြီး အရည်အသွေးမြင့် အောက်ဆိုဒ်အောက်ဆိုဒ်အလွှာ (ဆီလီကွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်) ဖွဲ့စည်းနိုင်မှုသည် ဒစ်ဂျစ်တယ်အီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းအများစု၏ တည်ဆောက်မှုတုံးများဖြစ်သည့် metal-oxide-semiconductor (MOS) စက်ပစ္စည်းများ၏ အောင်မြင်မှုအတွက် အရေးကြီးသောအချက်တစ်ချက်ဖြစ်သည်။

Semiconductors များ၏ ဒုတိယမျိုးဆက်- Gallium Arsenide နှင့် Indium Phosphide

နည်းပညာများ တိုးတက်လာသည်နှင့်အမျှ၊ အထူးသဖြင့် မြန်နှုန်းမြင့်နှင့် ကြိမ်နှုန်းမြင့်သော အသုံးချပရိုဂရမ်များတွင် ဆီလီကွန်၏ ကန့်သတ်ချက်များသည် ထင်ရှားလာသည်။ ၎င်းသည် gallium arsenide (GaAs) နှင့် indium phosphide (InP) ကဲ့သို့သော ဒြပ်ပေါင်း semiconductors များ ပါဝင်သော semiconductors များ၏ ဒုတိယမျိုးဆက် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာခဲ့သည်။ ဤပစ္စည်းများသည် ၎င်းတို့၏ သာလွန်ကောင်းမွန်သော အီလက်ထရွန် ရွေ့လျားနိုင်မှုနှင့် တိုက်ရိုက် bandgap တို့အတွက် လူသိများပြီး ၎င်းတို့အား အလင်းထုတ်လွှတ်သော ဒိုင်အိုဒ့်များ (LEDs)၊ လေဆာဒိုင်အိုဒများနှင့် ကြိမ်နှုန်းမြင့် ထရန်စစ္စတာများကဲ့သို့သော optoelectronic ကိရိယာများအတွက် စံပြဖြစ်စေသည်။ ဥပမာအားဖြင့် GaAs ကို မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်နှင့် မီလီမီတာလှိုင်း ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များအပြင် ဂြိုလ်တုနှင့် ရေဒါနည်းပညာများတွင် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုပါသည်။ ၎င်းတို့၏အားသာချက်များကြားမှ၊ GaAs နှင့် InP တို့ကို ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် လက်ခံအသုံးပြုခြင်းသည် ကုန်ထုတ်လုပ်မှုတွင် ကုန်ကျစရိတ်နှင့် စိန်ခေါ်မှုများ မြင့်မားခြင်းကြောင့် အကန့်အသတ်ရှိသည်။

တတိယမျိုးဆက် Semiconductorsဆီလီကွန်ကာဗိုက်နှင့်ဂယ်လီယမ်နိုက်ထရိတ်

မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း၊ အာရုံစူးစိုက်မှုသည် တတိယမျိုးဆက်ဖြစ်သည့် semiconductors များဆီသို့ ကူးပြောင်းသွားခဲ့သည်။ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC)နှင့်ဂါလီယမ်နိုက်ထရိတ် (GaN). ဤပစ္စည်းများသည် ကျယ်ပြန့်သော bandgap ပါ၀င်သည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ ၎င်းတို့သည် ၎င်းတို့၏ ယခင်ထုတ်လုပ်ခဲ့သော ပမာဏများထက် ပိုမိုမြင့်မားသော ဗို့အားများ၊ အပူချိန်များနှင့် ကြိမ်နှုန်းများဖြင့် လည်ပတ်နိုင်သည်။GaNအထူးသဖြင့်၊ ကျယ်ပြန့်သော 3.4 eV၊ မြင့်မားသော အီလက်ထရွန် ရွေ့လျားနိုင်မှု၊ ပြိုကွဲမှုဗို့အား မြင့်မားခြင်းနှင့် အစွမ်းထက်သော အပူစီးကူးမှုတို့ အပါအဝင် ၎င်း၏ ထူးခြားသည့် ဂုဏ်သတ္တိများအတွက် သိသိသာသာ အာရုံစိုက်မှု ရရှိထားသည်။ ဒီလက္ခဏာတွေ ဖြစ်စေပါတယ်။GaNအမြန်အားသွင်းကိရိယာများ၊ ပါဝါထရန်စစ္စတာများနှင့် ရေဒီယိုကြိမ်နှုန်း (RF) မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်စက်ပစ္စည်းများကဲ့သို့သော ပါဝါမြင့်မားပြီး ကြိမ်နှုန်းမြင့်အက်ပ်များအတွက် စံပြကိုယ်စားလှယ်ဖြစ်သည်။

Crystal Structure နှင့် Bonding inGaN

GaNအလှည့်ကျဇယား၏ အုပ်စု III (ဥပမာ၊ ဂယ်လီယမ်) နှင့် အုပ်စု V (ဥပမာ၊ နိုက်ထရိုဂျင်) တို့မှ ဒြပ်စင်များပါဝင်သည့် ဒြပ်ပေါင်းတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း III-V အုပ်စုမှ ပါဝင်သည်။ ကြည်လင်ဖွဲ့စည်းပုံGaNမူလပုံစံနှစ်မျိုးဖြင့် တည်ရှိနိုင်သည်- ဆဋ္ဌဂံ wurtzite နှင့် cubic sphalerite။ အက်တမ်များကြားရှိ ဓာတုနှောင်ကြိုးများ၏ သဘောသဘာဝအားဖြင့် အသွင်သဏ္ဍာန်ရှိသော ပုံဆောင်ခဲပုံစံဖြစ်သည်။ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းဒြပ်ပေါင်းများတွင်၊ ချည်နှောင်ခြင်းကို covalent နှင့် ionic bonds များရောနှောနိုင်သည်။ အနှောင်အဖွဲ့ ionic များလေ၊ ပစ္စည်းသည် wurtzite ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ရန် အလားအလာ ပိုများလေဖြစ်သည်။ ဖြစ်လာခဲ့လျှင်GaNဂါလီယမ် (Ga) နှင့် နိုက်ထရိုဂျင် (N) အကြား အီလက်ထရောနစ် ကွဲလွဲမှု ကြီးမားသော ခြားနားချက်သည် နှောင်ကြိုးတွင် သိသာထင်ရှားသော အိုင်ယွန်ဇာတ်ကောင်ကို ဦးတည်စေသည်။ ရလဒ်အနေနှင့်,GaN၎င်း၏ မြင့်မားသော အပူတည်ငြိမ်မှုနှင့် ဓာတုချေးစားမှုဒဏ်ကို ခံနိုင်ရည်ရှိသောကြောင့် လူသိများသော wurtzite တည်ဆောက်ပုံတွင် ပုံမှန်အားဖြင့် ပုံဆောင်ခဲများ ဖြစ်ပေါ်သည်။

၏အားသာချက်များGaNအစောပိုင်း Semiconductor ပစ္စည်းများကျော်

ပထမမျိုးဆက်နှင့် ဒုတိယမျိုးဆက် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ခြင်း၊GaNခေတ်မီသော အသုံးချပရိုဂရမ်များအတွက် အထူးဆွဲဆောင်မှုဖြစ်စေသည့် အားသာချက်များစွာကို ပေးဆောင်သည်။ သိသာထင်ရှားသောအကျိုးကျေးဇူးများထဲမှတစ်ခုမှာ GaN-based စက်များကို မပြိုကွဲဘဲ မြင့်မားသောဗို့အားများနှင့် အပူချိန်များတွင် လည်ပတ်နိုင်စေသည့် ၎င်း၏ကျယ်ပြန့်သော bandgap ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် GaN သည် စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် အပူပိုင်းစီမံခန့်ခွဲမှုအတွက် အရေးပါသောစိုးရိမ်ဖွယ်ရာများဖြစ်သည့် ပါဝါအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများအတွက် အကောင်းဆုံးပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်စေသည်။ ထို့အပြင်၊ GaN တွင် သေးငယ်သော dielectric constant ရှိပြီး capacitance ကို လျှော့ချရန်နှင့် transistor များတွင် ပိုမိုမြန်ဆန်သော switching speeds များကို ဖွင့်ပေးသည်။

GaNစက်ပစ္စည်းများသည် ပြိုကွဲမှုမခံစားရဘဲ ပိုကြီးသောလျှပ်စစ်စက်ကွင်းများကို ကိုင်တွယ်နိုင်စေမည့် မြင့်မားသောအရေးကြီးသောလျှပ်စစ်စက်ကွင်းအား စွမ်းအားကိုလည်း ပိုင်ဆိုင်ထားသည်။ မြင့်မားသောဗို့အားများနှင့် လျှပ်စီးကြောင်းများကို စီမံခန့်ခွဲနိုင်စွမ်းသည် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော ပါဝါမြင့်သော application များတွင် အထူးအရေးကြီးပါသည်။ ထို့အပြင်၊ GaN ၏ မြင့်မားသော အီလက်ထရွန် ရွေ့လျားနိုင်မှုသည် RF နှင့် မိုက်ခရိုဝေ့ဖ် ကိရိယာများကဲ့သို့ ကြိမ်နှုန်းမြင့်သော အပလီကေးရှင်းများအတွက် သင့်လျော်မှုကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။ ဤဂုဏ်သတ္တိများ—အပူစီးကူးမှု၊ မြင့်မားသောအပူချိန်ခံနိုင်ရည်နှင့် ရောင်ခြည်ဖြာထွက်မှု- မာကျောမှု—တို့ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် GaNသည် နောက်မျိုးဆက် အီလက်ထရွန်နစ်စက်ပစ္စည်းများတွင် အရေးပါသောအခန်းကဏ္ဍမှပါဝင်လာမည့် စွယ်စုံရပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်လာစေသည်။

GaNခေတ်မီအသုံးချမှုများနှင့် အနာဂတ်အလားအလာများ

ထူးခြားသောဂုဏ်သတ္တိများGaNစက်မှုလုပ်ငန်းအများအပြားကို တော်လှန်ရန် စတင်နေပြီဖြစ်သည်။ လူသုံးအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများတွင်၊ GaN-based အမြန်အားသွင်းကိရိယာများသည် သမားရိုးကျဆီလီကွန်အခြေခံအားသွင်းကိရိယာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ၎င်းတို့၏စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ကျစ်လျစ်သောအရွယ်အစားကြောင့် ပိုမိုရေပန်းစားလာပါသည်။ ဆက်သွယ်ရေးနယ်ပယ်တွင်၊ GaN ကို 5G ကွန်ရက်များနှင့် အခြားအရာများအတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော ကြိမ်နှုန်းမြင့် ထရန်စစ္စတာများကို တီထွင်ရန်အတွက် အသုံးပြုလျက်ရှိသည်။ အာကာသနှင့် ကာကွယ်ရေးကဏ္ဍများသည် စွမ်းအားမြင့်ရေဒါနှင့် ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များတွင် အသုံးပြုရန်အတွက် GaN ၏ အလားအလာများကို စူးစမ်းရှာဖွေနေပြီး အလွန်အမင်းအခြေအနေများအောက်တွင် ၎င်း၏လုပ်ဆောင်နိုင်မှုစွမ်းရည်မှာ တန်ဖိုးမဖြတ်နိုင်ပေ။