Из-за применения полупроводников в компьютерной индустрии и фотогальваники в таких устройствах, как транзисторы, лазеры и солнечные элементы, поиск новых полупроводниковых материалов и улучшение существующих материалов является важной областью исследований в области материаловедения.
Наиболее часто используемые полупроводниковые материалы представляют собой кристаллические неорганические твердые вещества. Эти материалы классифицируются по группам периодической таблицы.
Например, арсенид Галлия (GaAs) в шесть раз более подвижен, чем кремний, что позволяет более быструю работу; более широкая щель, позволяющая работать с исходным оборудованием при высоких температурах.
Его прямая запрещенная зона дает ему более благоприятные фотоэлектрические свойства, чем косвенная запрещенная зона кремния. Кроме того, его можно сплавить на третичную и четвертичную составляющие, с регулируемыми длинами щелевых волн, что позволяет подогнать шаговую волну с наименьшими потерями в волокне.
С другой стороны, кремний является твердым, дешевым и простым в обращении, тогда как GaAs хрупок, дорог и классы изоляции не могут быть созданы только одним слоем оксида. Поэтому GaAs используется, когда кремния недостаточно.
Путем легирования многих соединений некоторые полупроводниковые материалы можно регулировать, например, в слоте или постоянной сети. Результатом является создание третичных, четвертичных или двойных композиций.
Трисомный компонент позволяет регулировать щель региона в соответствующих бинарных соединениях; однако в случае комбинации материалов с прямыми и непрямыми щелями существует доля, в которой преобладает зона непрямых щелей, что ограничивает диапазон, который можно использовать для фотоэлектронов; Например, таким образом, светодиоды AlGaAs ограничены 660 нм.
Сетевая константа соединений также имеет различные тенденции, и несоответствие сети (несоответствие) подложке, в зависимости от соотношения смешивания, вызывает количественные дефекты в зависимости от величины несоответствия. ; Это влияет на скорость достигаемой скорости рекомбинации излучения / не-излучения (излучательный / безызлучательный) и определяет световую эффективность устройства.
Квадратичные и более высокие компоненты позволяют одновременно регулировать константы региона и сети, что позволяет повысить световую эффективность в более широком диапазоне длин волн; Например, AlGaInP используется для светодиодов. Прозрачные материалы с длиной волны света выгодны, так как это позволяет более эффективно отделять фотоны от большинства материалов.
В таких прозрачных материалах производство света не ограничивается только поверхностью, показатель преломления также зависит от состава и влияет на эффективность отделения фотонов от материала.
В настоящее время Hamamatsu (Япония) и Epitaxx (США) могут производить средний инфракрасный спектральный диапазон.
Университет IOFFE РАН, г. Санкт-Петербург, Россия, является ведущим институтом физики в Российской Федерации, успешно разработавшим высокоскоростной фотодиод (до 2-5 МГц) на основе твердого раствора GaInAsSb / AlGaAsSb для спектра 1, 6-2,4 микрона, а длинноволновый фотодиод, работающий при комнатной температуре на основе Inas / InAsSbP, предназначен для инфракрасного диапазона волн 2-5 микрон.
Организационный потенциал для реализации
Физико-Технический институт им. А. Ф. Иоффе – ведущий в мире институт новых полупроводниковых материалов на основе A3B5. Поэтому реализация проекта очень актуальна.
ВинИТ Институт Технологии является партнером института им. А.Ф. Иоффе. Таким образом, способность координировать исследования и передачу технологий в этой области является потенциальной.
Цели
- Создание новых полупроводниковых материалов A3B5 с использованием нано-эпитаксиальной технологии для электронной промышленности;
- Развитие высоких качественных человеческих ресурсов.
Ожидаемое создание продукта
- Обзорный отчет и анализ патентной информации для полупроводниковых материалов;
- Отчеты о свойствах, структуре материалов AIGaN, развитие AIGaN, свойствах инфракрасных фотодиодов средней длины;
- 10 средне-инфракрасных фотодиодных типов высокоскоростных батарей на базе гетеропереходной щели узкой полупроводниковой области A3B5.
Возможности применения
Результатом создания средних инфракрасных фотодиодов A3B5 станет технологическая революция в области инфракрасных фотодиодов, которая может быть применена при изготовлении многих электронных устройств, а также во многих специальных областях.
