镓砷化镓（GaAs）晶片是一种关键的III-V直接带隙半导体，用于红外发光二极管、激光二极管和微波频率集成电路等不同设备。它还用于光伏电池的制造。
然而，砷化镓晶片，即GaAs的经济实惠型，在半导体行业中扮演着重要角色。它们主要作为外延设计中的阶段或衬底，用于发展额外的半导体材料。它们的技术用途包括合成III-V型半导体和高性能光电子器件，如高密度p-I-n探测器和激光二极管，与强大的硅电子集成电路相结合。这种组合牢固地进行，以制造具有各种应用的耐用电路。Quanto Nano的砷化镓（GaAs）晶片产品在高频应用中提供出色的信号传输，这要归功于其卓越性能和宽带。
介绍
镓砷化物（GaAs）是镓和砷的化合物。它是一种重要的半导体，通常用于生产红外发光二极管、激光二极管、微波频率集成电路和光伏电池等器件。
镓砷化镓（GaAs）晶片是组装不同电子设备中至关重要的部件。这些晶片由单个镓砷化镓晶体组成，具有独特的电学和光学性质。GaAs晶片通常使用分子束外延（MBE）或金属有机气相外延（MOVPE）等工艺生长。GaAs是一种III-V化合物半导体，具有直接带隙，可有效地发射和吸收红外和可见光范围内的光。GaAs晶片具有高电子迁移率，超过硅的迁移率，使其适用于微波器件、高速半导体和集成电路（ICs）等高速应用。
镓砷化镓（GaAs）晶片结构
在砷化镓（GaAs）晶片中，每个镓分子都被砷粒子包围。砷分子的5个价电子和镓离子的3个价电子相互共享。因此，每个镓和砷离子在外壳中获得8个价电子。还需注意的是，GaAs晶片中存在镓和砷粒子之间的共价键。尽管共价键在一定量的外部能量作用下可以被破坏。
镓砷化镓晶圆的制备策略
Fume stage Epitaxial (VPE) development strategy: VPE是一种在基板上存储几层材料的技术。在这种策略中，一个不稳定的前体在表面经历物质变化，形成坚固的沉积物。通过增加氢气或氩气等气体可以改善反应。这个过程可以生产具有良好材料特性的非常均匀的薄膜。
梯度冻结（GF）方法：这种策略经常用于制造单晶材料。正如您所描述的，该过程涉及在熔炉中谨慎控制温度，逐步凝固熔体，从而促使单晶的形成。这种方法的优点是所制备的晶体通常质量优秀，缺陷密度低。
液相外延（LPE）发展方法： LPE是一种用于从基板上的溶解物中发展单晶半导体层的策略。它经常用于制造电子和光电子器件的部件，如LED。
液相Czochralski (LEC)法：这种方法用于培养材料的单晶，尤其是砷化镓等半导体。晶体从一个溶解物中拉出，该溶解物被保持在一个适当的坩埚内，并通过被液体包裹来防止污染，因此得名。**
原子束外延(MBE)和金属有机化合物气相沉积(MO-CVD)**：这些是制备砷化镓晶片的较新方法。MBE涉及将一个或多个热化的有机或化合物源与加热表面相互作用。金属有机化合物气相沉积是一种用于生长不同材料薄膜的灵活工艺。这两种方法都能够制备高度控制的、高质量的材料层。
布里奇曼-斯托克巴格技术：这是另一种培育单晶材料的策略。其基本原理涉及将待固化材料逐渐通过温度梯度。在热端，材料是液态的，在冷端则是固态的。
镓砷化镓（GaAs）晶片的特性
镓砷化物（GaAs）的主要特性如下：
- 镓砷化物（GaAs）的摩尔质量为144.64克/摩尔。
- 镓砷化物（GaAs）的熔点为1238°C。
- 镓砷化物（GaAs）的厚度为5.32克/立方厘米。
镓在电子性能方面比硅更好，如更高的电子迁移率和更快的电子速度。这使得砷化镓在半导体中能够工作在高达250 GHz的频率。它对高温不太敏感，在电子电路中产生的噪音较少，并且由于其直接带隙，具有有效的光吸收和发射。砷化镓的电阻特性和高介电常数使其成为集成电路的理想衬底，提供部件之间的常规隔离。这些特性使砷化镓成为卫星、手机、通信技术和可靠的微波集成电路（MMICs）应用的有前途的选择。晶片是微电子设备中使用的薄半导体层，经过离子注入、掺杂、薄膜沉积和拉伸等修改后，可以被应用在实际中。
用镓砷化镓（GaAs）晶片
镓砷化物（GaAs）的主要用途如下：
- 计算机
- 光伏电池
- 光电通信
- 激光二极管和红外发射
用于半导体和计算机的GaAs晶片利用
镓砷化镓晶片，由镓和砷两种元素构成的平行化合物，在半导体制造中存在制造困难，因为其热导率较低，热膨胀系数（CTE）较高，与硅和锗等基本半导体相比。此外，由于镓砷化镓的相对较新的采用，基于其的设备故障的理解可能比基于硅的更加复杂和昂贵。然而，在考虑质量、成本和镓砷化镓的附加价值的平衡时，这些困难被抵消。不断增长的市场需求更高频率的技术，有助于平衡这些成本。
GaAs晶片在卫队和航空航天中的应用
自从镓砷化物开始在军事和航空领域得到应用以来，它已经被整合到商业市场中。它属于元素周期表中的半导体材料组。其带隙宽度大于硅或锗。电子的迁移率也大于硅或锗，空穴的迁移率类似于硅。
为了使材料p的纯度降低，例如锌、镉或铜等材料被使用，因为它们在GaAs的价带上呈现的允许水平范围为0.08至0.37 eV。给体材料是硫、硒和周期表IV族元素，浓度较低，假设它们替代镓离子。
GaAs 用于光电池、隧道二极管、激光器、半导体和 MESFET 半导体。
GaAs有几种电路地理结构和器件类型。最主要和工业上可获得的是FET逻辑直接与DCFL（直接耦合FET逻辑）相结合，尽管BFL逻辑（托座FET逻辑）和SDFL逻辑（肖特基二极管FET逻辑）也是可用的
高频技术中使用的GaAs晶片
掺杂N型GaAs的电荷强度比类似种类的硅低，因此GaAs晶片中的电子以更高的速度前进，有一定余地穿过半导体通道。这在高频率下非常有帮助，因为将达到更高的最大工作频率。
这种与允许在更高频率下操作的电路一起工作的机会和需求起源于警卫和太空企业，在雷达、安全通信和传感器的利用中。在政府计划的推动下，GaAs 很快扩展到新的广告市场，如无线局域网（WLAN）、个人通信系统（笔记本电脑）、卫星实时传输（DBS）、消费者的传输和接收、全球定位系统（GPS）和移动通信。所有这些市场都需要在高频率和低频率下工作，这是硅或锗无法实现的。
镓砷化镓（GaAs）晶片的优势
镓砷化镓晶圆相比太阳能级硅晶圆的优势在于其提供两倍的生产力。 GaAs 晶圆的另一个好处是提高了效率。 通常，镓砷化镓被保留在一个薄薄的单层上，但在伊利诺伊大学，已经在晶圆上沉积了多层材料，获得了更好的回报。 不同的层消除了工作空间的限制，这在太阳能电池的情况下非常重要，太阳能电池需要广泛的覆盖面积来尽可能多地捕捉光线。 因此，实现了更大的覆盖面积，产生更多的能量和更低的成本。 在太阳能电池中使用砷化物并不新鲜。 多接触电池中已经使用了很多年。
镓砷化镓（GaAs）晶片的缺点
使用GaAs晶片制造的小工具可以在高达450°C的温度下工作。尽管具有这些优点，与硅相比，其使用仍存在一些困难。例如，与硅不同，没有常规氧化物可作为CMOS逻辑样式的基本元素的遮罩。
巨大的劣势是造成其低使用率的原因，即成本。为了解决这个问题，设计师和科学家表示，他们已经实现了新的策略，用较低成本的砷化镓制作薄膜，这将制造出可以取代硅的设备，从而提高光伏电池的效率。
结论
砷化镓（GaAs）包含一个镓分子和一个砷化物粒子。其常见用途是在电子设备中，比如半导体的制造。正如前面所述，这种化合物具有一些优点和缺点。目前正在努力控制这种化合物的成本，砷化镓（GaAs）晶圆在其他领域也有很多潜在用途。因此，应继续研究其突出的用途。访问Quanto Nano，提升您的工作和研究，并了解我们的最先进产品。