pooljuhtidel

Pooljuht on materjal, mille elektrijuhtivus on metallide ja isolatsioonide vahel ning mida saab juhtivuse kontrollida elektrivälja, valguse või temperatuuri abil. Tänapäeva elektroonika põhineb peamiselt pooljuhtide omadustel.

Kõige laialdasemalt kasutatav pooljuhtmaterjal on räni (Si). Ge (Ge) oli varasemal ajal tähtis, kuid praegu kasutatakse laialdaselt rühma III-V ühendite, näiteks GaAs (gaalliumarseniid), InP (indiumfosfiid) ja GaN (galliumi nitriid). Dopimine lisanditega tekitab n-tüüpi pooljuhte (elektronide ülekaal) ja p-tüüpi pooljuhte (aukude ülekaal). Nende kombinatsioonid moodustavad diodid ja transistorid; p-n ühendused on diodide aluseks ning transistorid (BJT ja FET, sealhulgas MOSFET) on kõige tavalisemad kolmeterminalilised seadmed.

Tootmine hõlmab kristallide kasvatamist, viilutamist ja puhastamist; tavapärased protsessid hõlmavad fotolitograafiat, dopimist, oksideerimist ja depozitsiooni, seejärel pakendamist. Tänapäevased mikrokiibid koosnevad miljarditest transistoritest ja teistest komponentidest ning neid ühendatakse järjest keerukamateks integreeritud skeemideks.

Rakendused ja mõju. Pooljuhttehnoloogia on võimaldanud arvuteid, mälu, mobiilseadmeid, tööstuslikke ja meditsiinilisi sensorid ning automaatikat ning on muutnud igapäevaelu ning tööstuse toimimist. Informatika ja elektroonika arengud tuginevad peamiselt pooljuhtide tiheduse ja mitmekülgsete materjalide arengule.

Tendentsid ja väljakutsed. Moore’i seadus on ajalooliselt kirjeldanud transistoride tiheduse kahekordistumist iga paari aasta tagant, kuid kasv nõuab uusi materjale, 3D-integratsiooni ja paremat soojusjuhtivust. Väljakutsed hõlmavad energiatõhusust, termilist juhtimist, materjalide kättesaadavust ja jätkusuutlikku tootmist ning ringlussevõttu.