ترانزستور نيتريد الغاليوم قابل للضبط للقدرات والترددات العالية
العنوان الرسمي للبراءة
ترانزستور نيتريد الغاليوم بحاجز ثنائي كبريتيد الموليبدينوم
العنوان الإنجليزي: Gallium Nitride Transistor with Molybdenum Disulfide Barrier
الاختراع
الاختراع
المشكلة
تقترب ترانزستورات القدرة التقليدية المصنوعة من السيليكون من حدود المادة عند التشغيل بقدرات وترددات مرتفعة. ويمكن لترانزستورات HEMT واسعة فجوة النطاق معالجة هذه الظروف، إلا أن خصائص القناة والبوابة وفجوة النطاق ونقل الإلكترونات ما تزال تتطلب هندسة دقيقة للجهاز.
أهميتها
ترتبط معماريات ترانزستورات حركة الإلكترون العالية المحسنة باتصالات الترددات الراديوية والرادار وإلكترونيات القدرة التي تتطلب تبديلاً سريعاً ونقلاً فعالاً للإلكترونات وتشغيلاً في ظروف كهربائية صعبة.
النهج
يحدد الاختراع ترانزستور HEMT من p-GaN قابل الضبط في فجوة النطاق، مبنياً على بنية مكدسة من أشباه الموصلات تتضمن طبقة ثنائية الأبعاد من ثنائي كبريتيد الموليبدينوم. وتشمل الطبقات ركيزة من كربيد السيليكون وطبقات تنوية وتنظيم وقناة GaN وتلامسات المصدر والمصرف وغطاء p-GaN وبوابة بلاتينية، مع استخدام هندسة الإجهاد للتأثير في حركة الإلكترونات وسلوك فجوة النطاق.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة مسابك أشباه الموصلات المركبة، ومطوري أجهزة الترددات الراديوية والموجات الدقيقة، ومصنعي إلكترونيات القدرة، والجهات التي تطور الأنظمة اللاسلكية والرادارية وعالية التردد.
القيمة المحتملة
تجمع المعمارية بين طبقات HEMT من GaN/AlGaN وحاجز ثنائي الأبعاد من MoS2 وبنية بوابة محددة، مما يوفر مساراً لتصميم جهاز يضبط فجوة النطاق وسلوك نقل الإلكترونات ضمن منصة شبه موصلة للقدرات والترددات المرتفعة.
الخلفية
الخلفية
يتباطأ تحسن ترانزستورات MOSFET للقدرة القائمة على السيليكون مع اقتراب الأجهزة من الحدود النظرية للمادة. وتُدرس ترانزستورات حركة الإلكترون العالية المصنوعة من أشباه موصلات واسعة فجوة النطاق لتطبيقات الاتصالات اللاسلكية والرادار وإلكترونيات القدرة. وتكوّن بنياتها غير المتجانسة غازاً إلكترونياً ثنائي الأبعاد يدعم حركة حوامل مرتفعة، بينما توفر المواد ثنائية الأبعاد وهندسة الإجهاد وسائل إضافية لضبط القناة ومنطقة البوابة. وتعالج البراءة هذا المجال ببنية HEMT طبقية من p-GaN تتضمن MoS2.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
يستخدم الجهاز المطالب به ركيزة من كربيد السيليكون تليها طبقات تنوية من InN وAlN ومادة تنظيم من AlGaN وقناة GaN وتلامسات مصدر ومصرف من الألومنيوم. ويُدمج غطاء p-GaN وطبقة ثنائية الأبعاد من MoS2 مع طبقة تنظيم ثانية من AlGaN وتلامس بوابة بلاتينية. وتهدف البنية الموصوفة إلى ضبط فجوة النطاق والإجهاد ومنطقة الغاز الإلكتروني ثنائي الأبعاد وحركة الإلكترونات وسلوك البوابة.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- ترانزستورات ترددات راديوية لمعدات الاتصالات اللاسلكية عالية التردد.
- مكونات شبه موصلة للتبديل أو التضخيم في أنظمة الرادار.
- أجهزة واسعة فجوة النطاق لتحويل القدرة الكهربائية والتحكم فيها.
- منصات بحث وتطوير لمعماريات HEMT من GaN القابلة لضبط فجوة النطاق.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- تجمع البنية بين وصلة غير متجانسة واسعة فجوة النطاق من GaN/AlGaN وطبقة ثنائية الأبعاد من MoS2.
- يمكن التعامل مع فجوة النطاق وسلوك القناة من خلال ترتيب الطبقات المحدد وهندسة الإجهاد.
- يحدد الجهاز عناصر المصدر والمصرف والغطاء والتنظيم والقناة والبوابة البلاتينية ضمن معمارية واحدة.
- يوجه التصميم نحو تشغيل أشباه الموصلات عند قدرات وترددات مرتفعة.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
تصف البراءة معمارية الجهاز وترتيب الطبقات وتجسيدات موجهة للتصنيع ورسومات وعناصر حماية؛ ولم يتم التحقق بشكل مستقل من أداء جهاز مُصنّع أو الجاهزية الإنتاجية.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
تشمل الفرص المحتملة ترخيص تصميم أشباه الموصلات والتطوير المشترك مع مسابك أشباه الموصلات المركبة أو مصنعي أجهزة الترددات الراديوية والقدرة. ويتطلب التسويق تكامل عملية التصنيع ودراسات المردود والاعتمادية والتوصيف الحراري والكهربائي والتغليف والتحقق من الأداء حسب التطبيق.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- H01L41/012أجهزة أشباه الموصلات غير المشمولة بالفئة H10
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
لم يُعيّن تصنيف
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولغادة أحمد خوقير
- مخترعأريهانت راج سيدهارث
- مخترعجوراف جاياسوال
- مخترعراهول شارما
- مخترعيوجيتا شارما
- مخترعبريا كوشال
- مخترعجارجي خانا
- مخترعتهاني الربدي
- مخترععبدالله بن ناصر العضيب
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- نيتريد الغاليوم
- ترانزستور حركة الإلكترون العالية
- ثنائي كبريتيد الموليبدينوم
- فجوة نطاق قابلة للضبط
- غاز إلكتروني ثنائي الأبعاد
- هندسة الإجهاد
- إلكترونيات القدرة
- الترددات الراديوية
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.