تكنولوجيا زرنيخيد الغاليوم (gallium Arsenide)

[باسم الموجي 6]

تكنولوجيا زرنيخيد الغاليوم (Gallium arsenide)

زرنيخيد الغاليوم هو مركب من عنصرين هما الغاليوم و الزرنيخ ويعتبر من أشباه الموصلات الهامة ويستخدم في عمل أدوات إلكترونية مثل دوائر الموجات الدقيقة المتكاملة (microwave frequency integrated circuits) ,ديودات الأشعة دون الحمراء ,ديودات الليزر والخلايا الشمسية

التطبيقات

مزايا زرنيخيد الغاليوم

زرنيخيد الغاليوم له بعض الخصائص الإلكترونية التي تميزه عن السيليكون حيث أن الإلكترونات يمكن أن تتحرك فيه بسرعة أكبر من السيليكون كما أن مقاومة الإلكترونات لحركة فيه أقل من السيليكون مما يسمح للترانزستورات المصنوعة منه أن تعمل عند ترددات تزيد على 250 جيجاهرتز كما أن أدوات زرنيخيد الغاليوم يتولد بها تشويش (noise) أقل من نظيره في أدوات السيليكون عند العمل عند ترددات عالية.أدوات زرنيخيد الغاليوم أيضا من الممكن أن تعمل عند مستويات طاقة أعلى من المناظر لها في أدوات السيليكون لأن لها فولت انهيار (breakdown voltage) أعلى.هذه الخصائص ترشح دوائر زرنيخيد الغاليوم للهواتف الجوالة ,اتصالات الأقمار الصناعية , وصلات الموجات الدقيقة وبعض أنظمة الرادار وهي أيضا تستخدم في تصنيع الجن دايود (Gunn diode) لتوليد الموجات الدقيقة.

ميزة أخرى من مزايا زرنيخيد الغاليوم أن له direct band gap والذي يعني أنه يمكن استخدامه لاصدار ضوء.السيليكن له indirect band gap ولذلك فهو سئ جدا في انبعاث الضوء.(ومع ذلك التطويرات الحديثة من الممكن أن تمكننا من تصنيع ديودات ضوئية وديودات ليزر من السيليكون).

وبسبب سرعة التحول العالية فان زرنيخيد الغاليوم من الممكن أن يكون مثالي لتطبيقات الحاسوب ولبعض الوقت أثناء الثمانينات الكثيرين فكروا أن سوق الالكترونيات الدقيقة سوف يتحول من السيليكون إلى زرنيخيد الغاليوم.التغييرات التجريبية الأولى قامت بها شركات Cray Computer Corporation, Convex, and Alliant للحواسيب العملاقة كمحاولة لاستبقاء معالجات الـ CMOS الدقيقة المحسنة.Cray في آخر الأمر صنعت ماكينة معتمدة على زرنيخيد الغاليوم في بدايات التسعينات ,Cray-3 , لكن المجهود له يستفاد منه بشكل كافي والشركة أفلست عام 1995.

مزايا السيليكون

السيليكون له ثلاث مزايا رئيسية على زرنيخيد الغاليوم بالنسبة لتصنيع الدوائر المتكاملة.أولا السيليكون متوفر ورخيص في المعالجة التصنيعية.المقاومة الفيزيائية الأكبر للسيليكون تمكن من عمل رقاقات (Wafers) أكبر (قطر 300 مم بالمقارنة بـ 150 لزرنيخيد الغاليوم ).السيليكون متوفر بكثرة في القشرة الأرضية في صورة معدن السيليكا.اقتصادية وفرة السيليكون بالنسبة للصناعة قللت من اختيار زرنيخيد الغاليوم .

الميزة الرئيسية الثانية للسيليكون تكمن في وجود ثاني أكسيد السيليكون والذي يعتبر واحد من أفضل العوازل الكهربية.ثاني أكسيد السيليكون من الممكن دمجه بسهوله فوق دوائر السيليكون ,وهذه الطبقة سريعة الالتصاق بالسيليكون الموجود أسفل منها.زرنيخيد الغاليوم لا يشكل طبقة عازلة مستقرة سريعة الالتصاق.

الميزة الثالثة وربما الأهم للسيليكون أن مقاومة الفجوات للحركة بها أقل بكثير.هذه المقاومة المنخفضة تسمح بتصنيع P-channel FET أسرع والذي يعتبر مطلوبا لدوائر الـ CMOS المنطقية.بسبب افتقاد زرنيخيد الغاليوم لبنية CMOS سريعة فإن الدوائر المنطقية تستهلك طاقة أكبر ,والذي جعلها غير قادرة على منافسة دوائر السيليكون المنطقية.

تركيبات زرنيخيد الغاليوم مع المواد الأخرى

التركيبات الطبقية المعقدة لزرنيخيد الغاليوم مع زرنيخيد الألومنيوم أو أشابة (Alloy)Al_xGa_1-xAs من الممكن تنميتها باستخدام التنضيد بالحزم الجزيئية (molecular beam epitaxy) أو باستخدام التنضيد ببخار المواد العضوية المعدنية (metalorganic vapour phase epitaxy).بسبب تساوي المسافات البينية في شبكية زرنيخيد الغاليوم وزرنيخيد الألومنيوم فإن التوتر المستحث بين الطبقات ضئيل جدا والذي يسمح لهذه الطبقات للنمو إلى أي سمك مطلوب تقريبا.باضافة عدة أجزاء مئوية من المنجنيز لزرنيخيد الغاليوم ,منجنيز زرنيخيد الجاليوم يمكن نموه والذي يعتبر شبه موصل مغناطيسي هام

الخلايا الشمسية وأجهزة الكشف

من التطبيقات الهامة لزرنيخيد الغاليوم الخلايا الشمسية عالية الجودة.في عام 1970 أول خلايا شمسية من تركيبة لزرنيخيد الغاليوم قام بها Zhores Alferov وفريق عمله في الإتحاد السوفيتي.في أوائل الثمانينات كفاءة أفضل خلية زرنيخيد غاليوم شمسية فاقت خلايا السيليكون الشمسية ,وفي التسعينات خلايا زرنيخيد الغاليوم الشمسية أصبحت الأكثر استخداما في المصفوفات الضوئية لتطبيقات الأقمار الصناعية بدلا من السيليكون.بعد ذلك الخلايا الشمسية ذات الوصلات الثنائية والثلاثية المعتمدة على زرنيخيد الغاليوم مع طبقات الجرمانيوم والجاليوم انديوم فوسفيد تم تطويرها كأساس للخلايا الشمسية ذات الوصلات الثلاثية والتي سجلت كفاءة أعلى من 32% ويمكن أن تعمل أيضا مع ضوء مركز كألفي شمس.هذا النوع من الخلايا الشمسية زادت من صلاحيات الروبوتات وفرصها والتي تقوم باستكشاف سطح المريخ.أيضا هناك الكثير من السيارات الشمسية تستخدم زرنيخيد الغاليوم في مصفوفات شمسية.

التصميمات المعقدة لأجهزة Al_xGa_1-xAs-GaAsمن الممكن أن تكون حساسة للأشعة دون الحمراء.

ديودات زرنيخيد الغاليوم من الممكن استخدامها لاكتشاف أشعة إكس.

أجهزة انبعاث الضوء

زرنيخيد الغاليوم تم استخدامه لانتاج ديودات ليزر قريبة من دون الحمراء منذ أوائل الستينات.

زرنيخيد الغاليوم ذو التبلور الأحادي يمكن تصنيعه باستخدام طريقة بريدجمان. Czochralski processتعتبر صعبة بالنسبة لهذه المادة بسبب خصائصها الميكانيكية ولكن encapsulated Czochralski method تستخدم لانتاج زرنيخيد غاليوم شديد النقاء والذي يستخدم كشبه عازل.

زرنيخيد الغاليوم عادة تستخدم ركيزة من شبه موصل III-V آخر يتم نموه بالتنضيد مثال على ذلك انديوم زرنيخيد الغاليوم وGallium Indium Nitride Arsenide.

الأمان

خصائص زرنيخيد الغاليوم المتعلقة بعلم السموم لم تفحص بشكل تام.من ناحية ونظرا لأنها مكونة من الزرنيخ فهي تعتبر سامة جدا ومسببة للسرطان ومن ناحية أخرى البلورة الخاصة بها مستقرة بما يكفي بحيث إذا ابتلعت فإنها تمر في الجسم دون أن يمتص منها سوى نسبة ضئيلة يمكن اهمالها.عندطحنها إلى جسيمات دقيقة جدا مثل ما يحدث في عملية صقل الرقاقة (wafer-polishing) مساحة السطح الكبيرة تسمح بمزيد من التفاعل مع الماء والذي يؤدي إلى تحرر بعض الأرسين و/ أو زرنيخات ذائبة. أوجه الأمان والصحة للبيئة من مصادر زرنيخيد الغاليوم (مثل ثلاثي مثيل الغاليوم والأرسين) ودراسات علم الصحة الصناعي لـ metalorganic precursors تم نشرها مؤخرا.

ترجمة باسم الموجي

من موقع ويكيبيديا

الموضوع الأصلي

تم تعديل 30 Dec 2007 بواسطه باسم الموجي

[ABOMOKATL 69]

جيد جيد

أنتقل لترجمة بقية الويكى

ففيها مواضيع ذات أهمية و تحتاج الى ترجمة

أيضا

[باسم الموجي 6]

جيد جيد

أنتقل لترجمة بقية الويكى

ففيها مواضيع ذات أهمية و تحتاج الى ترجمة

أيضا

هل سأقوم بترجمة الويكي وحدي ههههههههههههههههههههه

هل تعرف كم استغرقت لأترجم هذا الموضوع القصير

على العموم هذه بعض مراجع في Gallium Arsenide Technology وتطبيقاتها

اضغط هنا

[ABOMOKATL 69]

هل سأقوم بترجمة الويكي وحدي ههههههههههههههههههههه

هل تعرف كم استغرقت لأترجم هذا الموضوع القصير

ما هذه الهمة الدنية يا رجل

لن تقوم بترجمة الويكى كلها فقط ما يتعلق بالإلكترونات

قمت بثبيت الموضوع لفترة من الزمن من أجل أن يطلع عليه أكبر كم ممكن من الناس