گالیم آرسنید

نیمه عایق کریستال

اگر یک کریستال گالیم آرسنید در حضور مقدار زیادی  آرسنیک رشد کند, در آن برخی از نقص ها  به وجود می‌آید،به ویژه نقوص anti-site  آرسنیک  (یک اتم آرسنیک درجای یک اتم گالیم در شبکه بلور). خواص الکترونیکی این نقوص (در تعامل با دیگران) باعث می‌شود که سطح فرمی به نزدیکی مرکز نوار ممنوعه متصل شود، به‌طوری که  کریستال گالیم آرسنید دارای غلظت بسیار کم الکترون و حفره شود. این غلظت حامل پایین شبیه به کریستال طبیعی است, اما در عمل رسیدن به آن بسیار ساده‌تر است. این کریستال‌ها "نیمه عایق" نام دارند،که مقاومت بالای 10⁷-10⁹ Ω·سانتی متر را دارا می‌باشند (که بسیار بالا برای یک نیمه هادی است, اما هنوز هم بسیار پایین‌تر از یک عایق واقعی مانند شیشه است).

مزایای گالیم آرسنید

برخی از خواص الکترونی گالیم آرسنید نسبت به  سیلیکون برتر هستند. گالیم آرسنید سرعت اشباع الکترون بالاتر و تحرک‌پذیری بالاتری دارد،که اجازه می‌دهد ترانزیستورهای گالیم آرسنید در فرکانس‌های بیش از 250 GHz نیز  عملکرد خوبی داشته باشند. دستگاه‌های گالیم آرسنید نسبتا غیر حساس به حرارت بالا، با توجه به انرژی منطقه ممنوعه گسترده تر، و آن‌ها نیز تمایل به ایجاد نویز کمتری در مدارهای الکترونیکی نسبت به دستگاه‌های سیلیکون به خصوص در فرکانس‌های بالا دارند.این ویژگی‌های برتر گالیم آرسنید دلایل قانع‌کننده‌ای برای استفاده از GaAs در مدارات گوشی‌های موبایل،ارتباطات ماهواره ای، مایکروویو لینک‌های نقطه به نقطه  و سیستم های  رادار  با فرکانس بالاتر است. گالیم آرسنید همچنین در ساخت دیود گان برای نسل مایکروویو  استفاده می‌شود .
یکی دیگر از مزایای استفاده از گالیم آرسنید این است که آن گاف مستقيم دارد, که بدان معنی است که گالیم آرسنید می‌تواند برای جذب و تابش نور به صورت مؤثر استفاده شود. سیلیکون گاف غيرمستقيم داردو بنابراین در ساطع کردن نور نسبتا ضعیف است.
به عنوان گسترده‌ای مستقیم گاف مواد با نتیجه مقاومت به تابش آسیب GaAs یک ماده بسیار عالی برای فضای بیرونی الکترونیک نوری و ویندوز در قدرت بالا برنامه‌های کاربردی.

مزایای سیلیکون 

سیلیکون دارای سه مزیت عمده نسبتبه گالیم آرسنید در ساخت مدار مجتمع  است . نخست، سیلیکون فراوان است وفرآیند تبدیل به شکل مواد معدنیسیلیکات برای آن ارزان است.
در ضمن یک کریستال سیلیکون دارای ساختار  بسیار پایدار است و کریستال آن می‌تواند تا قطر بسیار بزرگ رشد کندو پردازش آن عملکرد بسیار خوبی را دارا است. سیلیکون نیز هادی نسبتا خوب حرارتی است، بنابراین امکان متراکم‌سازی و بسته‌بندی ترانزیستورهایی که نیاز به خلاص شدن از گرمای خود را دارند فراهم می‌کند، بنابراین بسیار مطلوب برای طراحی و ساخت Ic های بسیار بزرگ می‌باشند . چنین  ویژگی‌های خوب مکانیکی نیز آن را به ماده مناسب برای زمینه در حال توسعه نانو تبدیل کرده‌است. به‌طور طبیعی, سطح گالیم آرسنید نمی‌تواند در برابر دمای بالا مورد نیاز برای نفوذ مقاومت کند.
دومین مزیت عمدهٔ سیلیکون وجود یک  اکسید بومی (دی اکسید سیلیکونبا SiO₂) است،که به عنوان یک عایق در دستگاه‌های الکترونیکی استفاده شده‌است . دی‌اکسید سیلیکون به راحتی می‌تواند بر روی مدار  سیلیکون گنجانیده شده  و این چنین لایه‌هایی لایه‌های چسبنده به زمینهٔ سیلیکون هستند. SiO₂  نه تنها عایق خوبی است(با یک گاف از 8.9 eV)، بلکه سطح Si-SiO₂  به راحتی می‌تواند مهندسی شود تا به خواص الکتریکی عالی برسد. گالیم آرسنید اکسید بومی ندارد،  به راحتی لایه عایق پایدار چسبنده را پشتیبانی نمی‌کند و دارای قدرت دی الکتریک یا خواص رویینگی سطح سیلیکون یا سیلیکون دی‌اکسید نیست.
سوم مزیت سیلیکون  آن است که سیلیکون  دارای سوراخ تحرک بالاتر در مقایسه با گالیم آرسنید (500 مقابل 400 سانتی متر²V⁻¹s⁻¹)است. این تحرک بالا اجازه می‌دهد که سرعت  ساخت ترانزیستور اثر میدان  (FET) بالاتر رود ،که مورد نیاز برای منطق CMOS  است.