IIIVpuolijohteet

III-V-puolijohteet ovat puolijohteiden luokka, joka muodostuu ryhmän III ja ryhmän V alkuaineista. Yleisimmät yhdistelmät ovat GaAs, InP sekä GaN ja niiden seosaineet, kuten AlGaAs ja InGaAs. Näillä materiaaleilla on usein suora bandgap sekä korkea elektronin liikemäärä, mikä tekee niistä erityisen sopivia sekä optoelektroniikkaan että korkeataajuisen elektronisen signaalin käsittelyyn.

Ominaisuudet ja sovellukset: III-V-puolijohteissa voidaan toteuttaa laajoja heterostruktioita, joiden avulla bandgapia, liikemäärää ja kantoaineiden pitoisuuksia voidaan tarkasti säätää. Tämä mahdollistaa tehokkaat LED- ja laserdiodit, fotodetektorit sekä korkeatehoiset ja korkeataajuiset transistorit, kuten HEMT-tyyppiset rakenteet. Näiden materiaalien optiset ominaisuudet tarjoavat vahvan valon tuoton sekä hyvän suorituskyvyn eri aallonpituuksilla, mukaan lukien näkyvä ja infrapuna-alue.

Kasvu ja valmistus: III-V-puolijohteet kasvavat pääasiassa epitaattisesti käyttämällä menetelmiä kuten molekyylien harkittu epitaaksia (MBE) ja metallogeelinen kemiallinen haihdutus (MOCVD). Kasvualustat voivat olla GaAs, Si tai GaN-laitteille tarkoitettuja alustoja kuten sapphire. Latticamatch-vaarat ja defektit asettavat rajoituksia, ja sekoitus (doping) sekä lämpötilan hallinta ovat keskeisiä tekijöitä suorituskyvyn optimoimisessa.

Sovellukset ja haasteet: III-V-puolijohteita käytetään laajasti LED- ja laserlaitteissa, infrapunavastaanottimissa sekä optoelektroniikan ja korkeataajuuksisen elektroniikan sovelluksissa. Ne tarjoavat parempia suorituskykyarvoja kuin useimmat muut materiaalit optoelektroniikassa, mutta kustannukset ja integroitavuus, sekä lattia-mismatch-haasteet, asettavat rajoituksia laajemmalle tuotantoon verrattuna perinteisiin Si-pohjaisiin ratkaisuun. Yhteentoimivuus ja hybriditason integrointi ovat pitkiä kehitysalueita.