РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МИКРОСХЕМ: ШИРОКОЗОННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, ДВУМЕРНЫЕ СТРУКТУРЫ И КВАНТОВЫЕ ТОЧКИ В ПОСТКРЕМНИЕВОЙ ЭЛЕКТРОНИКЕ

Аннотация

В данной фундаментальной научно-технической, физико-материаловедческой и инженерной статье проводится глубокий, всесторонний и многоаспектный анализ современных достижений, физических принципов и технологических перспектив разработки новых полупроводниковых материалов, призванных преодолеть фундаментальные физические и термодинамические ограничения традиционной кремниевой микроэлектроники. В условиях непрерывного уменьшения топологических норм до нанометровых размеров кремний сталкивается с эффектами квантового туннелирования, высокой плотностью тепловыделения и исчерпанием пределов роста подвижности носителей заряда. В исследовании детально рассматриваются физико-химические свойства и перспективы применения принципиально новых классов полупроводниковых материалов: широкозонных полупроводников третьего и четвертого поколения (карбид кремния — SiC, нитрид галлия — GaN, оксид галлия — Ga2O3), двумерных слоистых структур (дихалькогениды переходных металлов — TMD, графеноподобные материалы, фосфор), а также перовскитных полупроводников и наногетероструктур. Особое внимание уделено методам эпитаксиального роста (MOCVD, MBE), исследованию зонной структуры, эффективной массы носителей, теплопроводности и пробивных напряжений. На основе масштабного термодинамического и квантово-механического моделирования разработана и научно обоснована комплексная модель оптимизации полупроводниковых гетеропереходов для высокочастотных и силовых интегральных микросхем.