Bakır Oksit Yarı İletken Yapımında Kullanılacak

Akıllı telefonlardan dijital kameralara, televizyonlara, kişisel bilgisayarlara kadar her alanda yarı iletkenler kullanılmaktadır. Yarı iletken malzemesi olarak en çok silikon ve GaN (galyum nitrat) tercih edilmektedir. Peki bu kadar yoğun kullanıma sahip silikonun ve galyum nitratın yerini bakır oksit alabilir mi? Detaylar yazımızın devamında.

A- A+

31.05.2021 tarihli yazı 5748 kez okunmuştur.

Yarı İletken GaN Bakır Oksit IC Fotovoltaik Silikon P-Tipi

Dünyada oldukça zengin bulunan silikon, bileşikten çıkarılarak saflaştırılıp kullanılmaktadır. Örnek vermek gerekirse IC kartlarda, ortalama %99.99 oranında saflaştırılmış hali kullanılmaktadır. Bu saflaştırma işlemi oldukça fazla miktarda güç tüketimi gerektiren bir aşamadır. Silikonun kullanımına ek olarak GaN yani galyum nitrat de çok sert ve mekanik olarak kararlı olma özelikleriyle tercih edilmektedir. Araştırma çalışmaları sonrasında bakır oksitin kullanımının silikon veya GaN'den bazı noktalarda daha avantajlı olduğu sonucuna varılmıştır. Bakır oksiti yakından tanımak için biraz özelliklerini inceleyelim.

► İlginizi çekebilir: İnsan Tırnağına 50 Milyar Transistör Sığar mı?

Bakır oksit, fotovoltaik özelliklere sahip bir yarı iletken çeşididir. Düşük maliyeti ve p-tipi bakır oksit olmasıyla Cu₂O, bazı temel araştırmalarda tercih edilmektedir. Bu maddenin sentezlenebilmesi için bazı teknikler mevcuttur. Bunlardan termal oksidasyon, kimyasal buhar birikimi, anodik oksidasyon ve reaktif püskürtme bilindik yöntemlerdendir. Bunlara ek olarak elektrodepozisyon, plazma buharlaşması ve sol-jel benzeri daldırma tekniği diğer yöntemlerdendir. Bu yöntemler sonucu oluşan karışım fazı, bakır oksitin yarı iletken olarak kullanılmasının önündeki en büyük engellerdendir. Yine de sarj edilebilir lityum-iyon bataryalarda, güneş pillerinde kullanımına sıklıkla rastlanılmaktadır. Ayrıca üzerinden geçen akıma göre direnci değiştirme özelliğine sahip memristörlerde de bakır oksit kullanımı tercih edilmektedir.

Şekil 1: Farklı Türde Malzemelerin Isıl İletkenlikleri

► İlginizi çekebilir: Yarı İletken Beyin Yapılabilir mi?

Lityum-iyon bataryalarda kontrol edilebilir yapısıyla tercih edilen bakır oksit, anot malzemesi görevi görmektedir. Güneş enerjisi dönüşümünde kullanılmasında da yapısındaki bakır ve oksitin doğada oldukça zengin şekilde bulunması önemli rol oynamaktadır. Daha kolay ve ucuz imalata sahip olması ve görünür ışıkta absorpsiyonunda sağladığı uygun bant aralığı tercih edilebilirliğini daha da artırmaktadır.

Silikon ve galyum nitratla özellikleri karşılaştırdığında bakır oksit üstün konuma geçmektedir. Örneğin galyum nitrat elektronları uyarmak için daha yüksek enerjiye ihtiyaç duymaktadır. Bu sonuca galyum nitratın sahip olduğu yüksek bant aralığından yola çıkılarak varmaktadır. Silikon ve bakır oksit bu konuda GaN`e üstünlük sağlamaktadır. Ancak yine de bakır oksit, silikon ve GaN`ye nazaran daha yavaş hareket etmektedir. Yapılan çalışmaların devamında bakır oksitin, yarı iletken teknolojisinde daha iyi bir noktaya taşınması bekleniyor.

Kaynak:

► allaboutcircuits.com
► hitachi-hightech.com
► global.jcb