Zer dira lehen belaunaldiko, bigarren belaunaldiko, hirugarren belaunaldiko eta laugarren belaunaldiko material erdieroaleak?

Material erdieroaleak giro-tenperaturan eroaleen eta isolatzaileen artean eroankortasun elektrikoa duten materialak dira, zirkuitu integratuetan, komunikazioetan, energian eta optoelektronikan esaterako. Teknologiaren garapenarekin, material erdieroaleak lehen belaunalditik laugarren belaunaldira eboluzionatu dira.

mendearen erdialdean, material erdieroaleen lehen belaunaldia batez ere germanioz (Ge) etasilizioa(Si). Nabarmentzekoa, lehen transistorea eta munduko lehen zirkuitu integratua germanioz eginak ziren. Baina pixkanaka silizioaz ordezkatu zen 1960ko hamarkadaren amaieran, bere eragozpenengatik, hala nola eroankortasun termiko baxua, urtze-puntu baxua, tenperatura altuko erresistentzia eskasa, ur-disolbagarria den oxido-egitura ezegonkorra eta asteko erresistentzia mekanikoa. Tenperatura altuko erresistentzia, erradiazio erresistentzia bikaina, kostu-eraginkortasun nabarmena eta erreserba ugariei esker, silizioak apurka-apurka germanioa ordezkatu zuen material nagusi gisa eta posizio hori mantendu zuen orain arte.

1990eko hamarkadan, material erdieroaleen bigarren belaunaldia sortzen hasi zen, galio artsenuroa (GaAs) eta indio fosfuroa (InP) material adierazgarriak zirelarik. Bigarren material erdieroaleek abantailak eskaintzen dituzte, hala nola banda hutsune handia, garraiolari kontzentrazio baxua, propietate optoelektroniko bikainak, baita erresistentzia termiko eta erradiazio erresistentzia bikaina ere. Abantaila hauek mikrouhinen komunikazioan, satelite bidezko komunikazioan, komunikazio optikoan, gailu optoelektronikoetan eta satelite bidezko nabigazioan oso erabiliak dira. Hala ere, material erdieroale konposatuen aplikazioak erreserba arraroak, materialen kostu altuak, berezko toxikotasuna, maila sakoneko akatsak eta tamaina handiko obleak fabrikatzeko zailtasunak bezalako arazoek mugatzen dute.

mendean, hirugarren belaunaldiko material erdieroaleak bezalasilizio karburoa(SiC), galio nitruroa (GaN) eta zink oxidoa (ZnO) sortu ziren. Banda zabaleko material erdieroale gisa ezagunak, hirugarren belaunaldiko material erdieroaleek propietate bikainak dituzte, hala nola matxura-tentsio handia, elektroien saturazio-abiadura handia, eroankortasun termiko aparta eta erradiazio-erresistentzia bikaina. Material hauek tenperatura altuko, tentsio handiko, maiztasun handiko, erradiazio handiko eta potentzia handiko aplikazioetan funtzionatzen duten gailu erdieroaleak fabrikatzeko egokiak dira.

Gaur egun, laugarren belaunaldiko material erdieroaleak adierazten diragalio oxidoa(Ga₂O₃), diamante (C) eta aluminio nitruroa (AlN). Material horiei banda ultra-zabaleko material erdieroale deitzen zaie, hirugarren belaunaldiko erdieroaleek baino matxura-eremuaren indar handiagoa dute. Tentsio eta potentzia-maila handiagoak jasan ditzakete, potentzia handiko gailu elektronikoak eta errendimendu handiko irrati-maiztasuneko gailu elektronikoak fabrikatzeko egokiak. Dena den, laugarren belaunaldiko material erdieroale hauen fabrikazio eta hornikuntza-katea ez dago heldua, eta ekoizpenean eta prestaketan erronka handiak sortzen ditu.