Mikä on puolijohde?
Jätä viesti
Puolijohteet ovat tyyppinen materiaali, jolla on johtavuus johtimien ja eristeiden välillä, ja niiden johtavuus muuttuu merkittävästi ulkoisten olosuhteiden kanssa. Tämä ominaisuus tekee puolijohteista nykyaikaisen elektronisen tietoteollisuuden ydinmateriaalin.
Kaistateorian näkökulmasta johtimien, puolijohteiden ja eristimien välinen ydinero on niiden eri kaistalevyn leveydessä. Tietyssä lämpötilassa kovalenttisten sidosten elektronit luottavat lämmön herätykseen energian saamiseksi ja irrottamiseksi kovalenttisesta sidoksesta, ja niistä tulee kvalittomia elektroneja, jotka liikkuvat vapaasti kiteessä. Kovalenttisten sidosten vapauttamiseen tarvittava vähimmäisenergia on kaistanleveys.
Hafnium, as the most important and almost irreplaceable application in semiconductors, is used to manufacture the gate dielectric layer in metal oxide semiconductor field-effect transistors (MOSFETs), specifically in the form of its oxide - hafnium dioxide (HfO ₂) or its silicides, nitrides (such as HfSiO, Hfsion).
Miksi sen on oltava hafnium? -Vuosisadan vanhan "portin vuoto" -ongelman ratkaista
Ennen 45 nm: n teknologiasolmua transistorin portin dielektrinen kerros oli tehty piisidioksidista (SiO ₂). Kun transistorien koko on edelleen kutistunut, piihidioksidikerros on myös tehtävä erittäin ohut (vain muutama atomikerros paksu), mutta tämä johtaa kohtalokkaaseen ongelmaan: kvanttitunnelointivaikutus.
Ongelma: Erittäin ohut SiO ₂ -kerros ei voi tehokkaasti estää elektroneja, mikä johtaa virtavuotoon portista kanavaan. Tämä aiheuttaa sirun virrankulutuksen, vakavan lämmöntuotannon ja Mooren lain päättymisen voimakkaasti.
Ratkaisu: Käytä "korkea - k" materiaalit siion ₂ sijasta. Kapasitanssilain mukaan käyttämällä korkeaa - K -materiaaleja, joilla on paksumpi fysikaalinen paksuus, mutta sama "sähköinen ekvivalentti paksuus" voi ylläpitää kanavan hallintaa ja estää samalla vuotovirran tehokkaasti.
Hafnium -oksidi (HFO ₂) on lopullinen valinta sen ainutlaatuisten kattavien ominaisuuksien vuoksi:
Korkea dielektrisyysvakio (K -arvo): HFO: n ₂: n k -arvo on noin 25, paljon korkeampi kuin siio ₂: n 3,9. Tämä tarkoittaa, että se voidaan tehdä fyysisesti paksummaksi, tukahduttaen tehokkaasti kvanttitunneloinnin aiheuttaman portin vuotovirran ja vähentäen merkittävästi virrankulutusta.
Hyvä lämpöstabiilisuus: HFO ₂ voi sitoutua hyvin piisubstraateihin ja ylläpitää rakenteellista stabiilisuutta seuraavien korkeiden - lämpötilaprosessien aikana ilman kiteyttämistä tai haittavaikutuksia piin kanssa.
Asianmukainen kaistansiirto: HFO ₂: n ja piin välillä on riittävästi johtavuus- ja valenssikaistan siirtymistä, mikä voi muodostaa hyvän energiaesteen ja estää varauskuljettajat tehokkaasti.
Yhteensopiva olemassa olevien prosessien kanssa: Vaikka se on uusi materiaali, HFO ₂ voidaan tallettaa korkealaatuisella, yhtenäisyydellä ja vaihdettavuudella atomikerroksen kerrostumisen (ALD), tekniikka, joka on yhteensopiva CMOS -prosessien kanssa, vastaamaan suurten - asteikkojen tuotannon tarpeita.
VALIKKOJA: Energiakaistalla valenssikaista on päällekkäinen johtamiskaistalla tai valenssikaistalla ei ole täysin täynnä elektroneja, mikä johtaa suureen määrään vapaasti liikkuvia elektroneja ja vahvaa johtavuutta.
Puolijohde: Energiakaistan valenssikaista on täynnä elektroneja, mutta kaistanlevyn leveys on suhteellisen pieni. Absoluuttisessa nollassa puolijohteet eivät ole - johtavia. Kun lämpötila nousee tai on valoa, pieni määrä valenssikaistalla olevia elektroneja on innostunut johtamiskaistalle, jättäen reiät valenssikaistalle. Ulkoisen sähkökentän vaikutuksesta sekä elektronit että reikät voivat osallistua johtavuuteen.
Eriste: energiakaistan valenssikaista on täynnä elektroneja, mutta kaistanleveys on suuri. Huoneen lämpötilassa melkein mikään elektronit eivät voi innostaa johtamiskaistalle, joten johtavuus on erittäin huono.
Ensimmäisen sukupolven puolijohdemateriaalit viittaavat pääasiassa puolijohdemateriaaleihin, kuten germanium (GE) ja piisiin (SI), joita käytetään pääasiassa laitteiden ja siruvalmistuksen erottamiseen. 1950 -luvulla Germanium hallitsi puolijohdeteollisuutta. 1960 -luvun lopulla pii korvasi vähitellen germaniumin ja sitä käytettiin laajasti. Pillä on suuri määrä varantoja luonteeltaan. Suuren -} - kypsyyden kypsyyden myötä pii -kiekkojen valmistustekniikka ja pii - -pohjaiset siruvalmistusprosessit {- -pohjainen sirutekniikka on kehittynyt nopeasti Mooren lain mukaan, muodostaen valtavan siruteollisuuden. Suurin osa siruista on nykyään pii - -pohjaisia siruja, kuten CPU: t, GPU: t, muisti, FPGA: t jne.
Puolijohdemateriaalien toisen sukupolven viitataan pääasiassa yhdisteisiin puolijohdemateriaaleihin, kuten gallium -arsenidiin (GAAS), indium -antimonidiin (INSB) jne. Verrattuna piisiin, yhdistetyön puolijohdemateriaaleihin on suuri kaistakorkeus, matala kantajapitoisuus, hyvät optoelektroniset ominaisuudet sekä hyvä lämmönkestävyys ja säteilyvastus. Niitä käytetään pääasiassa korkean - nopeuden, korkean - taajuuden, korkean - tehon luminesenssien elektronisten laitteiden valmistukseen ja niitä käytetään laajasti aloilla, kuten mikroaaltoviestintä, satelliittiviestintä, optinen viestintä, optoelektroniikkalaitteet ja satelliittikommunikaatio. Yhdistettyjä puolijohdemateriaaleja on kuitenkin erittäin niukasti, sellaisilla ongelmilla, kuten syvän tason vialla, vaikeuksien valmistelussa suurten - -kokoisten kiekkojen, korkeiden hintojen ja myrkyllisyyden valmistelussa, jotka rajoittavat yhdisteiden puolijohdemateriaalien käyttöä tietyssä määrin.
Kolmas - sukupolven puolijohdemateriaalia edustaa pääasiassa piiharbidi (sic), galliumnitridi (GAN) ja sinkkioksidi (ZnO), joilla on laajat kaistanlukuominaisuudet, ja siksi ne tunnetaan myös laaja -alaisina bandgap -puolijohdemateriaaleina. Leveä kaistalevy -puolijohdemateriaalit ovat ominaisuuksia, kuten korkea hajoamiskentän lujuus, korkea kylläisyyselektronien nopeus, korkea lämmönjohtavuus, korkea elektronitiheys ja korkea liikkuvuus. Niitä käytetään laajasti korkean - lämpötilankestävän, korkean - taajuuden, korkean - tehon ja säteilykestävän elektronisen laitteen valmistuksessa, pääasiassa puolijohdevalaisimissa, 5G -viestinnässä, satelliittiviestinnässä, optisessa viestinnässä, ilmailu- ja muissa kentissä.
Neljännen sukupolven puolijohdemateriaaleilla on erittäin laaja kaistalevy ja korkeampi jakautumiskenttälujuus kuin kolmannen sukupolven puolijohdekauppiat, kuten galliumoksidi (GA2O3), alumiininitridi (AIN), timantti (C) jne., Siksi niitä kutsutaan ultra -laaja -alaisena puolisoonduktorimateriaaliksi. Erittäin leveät kaistalevyjen puolijohdemateriaalit kestävät korkeampia jännitteitä ja voimia, mikä tekee niistä sopivia korkean - tehon elektronisten laitteiden ja korkean - suorituskyvyn elektronisten laitteiden valmistukseen. Näiden materiaalien tuotanto ja valmistelu on kuitenkin vaikeaa, ja valmistusprosessi ei ole vielä kypsä. Esimerkiksi - ga2O3 voidaan valmistaa hyvällä n - tyypillä GA2O3 doping -luovuttajaelementtien, kuten SI, GE ja SN, avulla. Litteän valenssikaistan, suuren tehokkaan massan, itsensä loukkuun jääneiden reikien helppo muodostumisen ja - ga2O3 -materiaalin itsekompensaatiovaikutuksen vuoksi P - tyyppisiä seostoja on vaikea saavuttaa, mikä tekee ihanteellisten homogeenisten PN -liitosten valmisteluun mahdottomaksi.
Shaanxi Zhongheng Weichuang Metal Materials Co., Ltd., johtavana hafnium -materiaalinvalmistajana ja Kiinan globaalina viejänä, on aina sitoutunut tarjoamaan asiakkaille korkeaa - laatua ja korkeaa - puhtaita hafnium -tuotteita. Vaadimme integroidun toiminnan tuotannosta toiseen ilman välilinkkejä varmistaaksemme, että voit hankkia luotettavia tuotteita, jotka toimitetaan suoraan lähteestä kilpailukykyisimmällä hinnalla.
Yhtiö hallitsee tiukasti kaikkia tuotantoprosesseja, ja kaikki Hafnium -materiaalit täyttävät kansainväliset standardit kiinteällä ja taatulla laadulla. Meillä on ammattimainen asiakaspalveluryhmä, joka on aina verkossa vastaamaan tarpeisiisi, tarjoamalla huolta ilmaisia palveluita koko prosessin ajan teknisestä kuulemisesta - myyntitukeen, varmistaen sujuvan yhteistyön ja mielenrauhan hankinta.
Jos sinulla on tarpeita, kysy vapaasti:
Sähköposti:zhwcjs2022@163.com
Shaanxi Zhongheng Weichuang Metal Materials Co., Ltd. on valmis luomaan arvoa globaalien asiakkaiden kanssa erinomaisten tuotteiden ja vilpittömien palvelujen kautta ja työskentelemään yhdessä Win - voittavien tulosten avulla!
