СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №3/2013

ре (транзистор). Следовательно, нет дополнительной паразитной RC цепочки, к примеру, в HBT транзис торе, поскольку убирается паразит ная составляющая при усилении или при генерации , где С CB – ёмкость перехода коллек тор база, R C – сопротивление высокоомной области коллектора. В нашем случае R C = 0. 11. Появляется прекрасная возмож ность создания высоковольтных транзисторов и диодов для деци метрового, ближнего сантиметро вого диапазонов (600 В) или дальне го сантиметрового, ближнего мил лиметрового диапазонов (200 В), что позволит резко изменить и даже упростить архитектуру СВЧ пере датчиков для GPS, GSM, АФАР. 12. Экситонная i область очень удоб на для технологии HEMT, DHEMT, D 2 HEMT с плотностью 2D электрон ногогазасвозможнымприближени ем к 3D как в JFET, т.е. с плотностью электронов → 10 14 см –2 и выше, что может быть почти на порядок выше, чем в GaN гетеро HEMT. 13. Экситонная i подложка даёт пре красную возможность реализации MOП гиперскоростных высокопро изводительных СБИС для скорос тей в 5–7Махов. Компания Freescale (США), видимо, с 2006 г. владеет MOП GaAs технологией [5], а это, бесспорно, революция в цифровой технике. Возникает уникальная воз можность резко усилить позиции России в данном направлении. 14. В отличие от GaNили InP конструк ций от 1,0 ГГц до 1000 ГГц (1,0 ТГц), на нашем GaAs можно реализовать не одну (GaN) или две (InP) фи зических модели транзистора, а целых четыре: HEMT, HBT, JFET, MOSFET. Это тоже неплохо. В миро вой электронике пока этого нет. При этом JFET имеет оригинальную конструкцию. 15. P i n AlGaAs/GaAs – это неплохая гелеоэнергетика, приобычнойнедо рогой сэндвич конструкции A III B V / A IV B IV – это около 28%, при «чёрной» конструкции – до 35%, при МЭМС – френелевских линзахможно значи тельно оторваться за 40%. Если ис пользовать неисчерпаемые возмож ностипо переработке люизита в Са ратовской области (пос. Горный) с получениемособочистогомышьяка, то сырья хватит надолго. 16. Наволне λ =0,810мкмможносоздать эффективные оптопары, лазерные ключи, цифровыекоммутаторы, эле менты оптической или квантовой памяти, цифровую СВЧ электрони ку, силовую электронику от 0 до не скольких киловольт – без «столбов». 17. Произведение ТГц × В не хуже, чем у GaN (5 ТГЦ × В), а произведение ТГЦ × Вт, вероятно, намного выше, что, конечно, исключительно важ но для отечественного СВЧ щита. В ЫСОКОВОЛЬТНАЯ G A A S , A L G A A S /G A A S ЭЛЕКТРОНИКА ПридумалЖ.И. Алфёров и сотрудни ки Физико технического института (г. Санкт Петербург). Зачем? Ответ – в первом столбце, в строке «Система, оборудование, блоки» (см. рис. 1). Диа пазон проекта – от нескольких долей вольта до киловольт (без «столбов»). Базовыйматериал – арсенид галлия – GaAs. Кстати, задумайтесь, почему в ис ходном, без легирующих примесей, собственномGaAs n i =10 7 cм –3 , в товремя как n i (Si) = 1,6 × 10 10 cм –3 , а n i (Ge) = 2,5 × × 10 12 см –3 ? Это связано не только с ши риной запрещённой зоны, но и, как в народе говорят, «кристаллической чис тотой» материала, т.е. кристаллографи ческую решётку, атомную структуру кристалла GaAs можно выращивать достаточно совершенной. Судите са ми: свободных электронов в собствен ном кристалле всего 10 7 на 1 см 3 , при атомной упаковке ~ 1,41 × 10 22 см –3 . В собственном GaAs очень мало свобод ных электронов («блудных сыновей»), что обусловлено крепкими «домашни ми» связями, т.е. валентными связями. Это также косвенно подтверждает воз можность совершенства кристаллогра фической архитектуры, когда всё под чинено единому квантоворазмерному правилу в 0,56 нм. Материал очень интересен, но ещё интереснее, когда в атомной решётке GaAs появляются за мещающие атомы Al, In, P и др. В мировой и отечественной элек тронной промышленности GaAs явля ется базовым материалом в СВЧ элек тронике, в производстве диодов, тран зисторов и др. в диапазоне 1,0…100 ГГц с напряжениями от 50 до 1,5 В. В прак тике создания высоковольтных полу проводниковых приборов GaAs, за ред ким исключением, не используется, тем более гетероструктуры для высо ковольтного применения. Совершенствование отечественной технологии жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ) или LPE (англ.) позволило соз дать совершенные p i n мультиэпитак сиальныеGaAs структуры. LPE техноло гия хорошо воспроизводима и обеспе чиваетпрекраснуювоспроизводимость атомно весового состава и стехиомет рии эпитаксиальных слоёв, где опреде ляющую роль играет так называемый i слой с разностной концентрацией донорной и акцепторной примесей N D – N A ~ 10 11 cм –3 . Указанныйслойсозда ётся в процессе эпитаксиального роста легированием амфотерными атомами кремния, образующего мелкие донор ныеиакцепторные уровнив запрещён ной зоне GaAs на уровне kT/ q или ме нее. Управляя свойствами эпитаксиаль ных слоёв, легированных Zn, Te, Sn, Si и др. примесными атомами, а также кон тролируяналичиеглубоких(околосере динызапрещённойзоны)рекомбинаци онных центров, можно с очень высокой точностью задавать такие значения, как электрическаяпрочность E ,подвижность μ , время жизни τ p , τ n , диффузионную длину неравновесных носителей L p , L n , толщину мультиэпитаксиальных сло ёв d э иих удельное сопротивление ρ . Доработка технологии выращивания гетероэпитаксиальных слоёв Al x Ga 1 x As на p i nGaAs структурах с x = 0,28…0,6 и даже до 0,8 весовых единиц с энергией E g = 1,8…2,0 эВна монокристаллахGaAs с E g = 1,43 эВ привело к возможности получения ряда уникальных силовых приборов, в том числе и не существую щих в мировойпрактике. Выращенные LPE структурыхорошо адаптированык MOCVD и MBE технологиям. Отечественное производство моно кристаллического GaAs переживает не лучшие времена и поддерживается в ос новномдляСВЧ электроники, светодио дов как электролюминесцентного, так и когерентногоизлучения,инфракрасных фотоприёмников, а также в исследова тельских целях. Для высоковольтной электроникиGaAs ни в России, ни в Ста ром и Новом Свете не производится, за редчайшимисключением, такимкаквы сокоомнаяMOCVD эпитаксия для GaAs диодовШотткидо250В,даито,произво дствовКалифорнийскойдолинеявляет сянеслишкомзаметнымиз засерьёзных ограниченийMOCVD технологиинамо РЫНОК 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2013