ฤฐnsanoฤlu silikon tabanlฤฑ รงiplerden faydalanmanฤฑn sฤฑnฤฑrฤฑna dayandฤฑ. Sฤฑnฤฑrฤฑ aลmak iรงin รงalฤฑลmalar ise hฤฑzlandฤฑ. GaN olarak nitelendirilen Galyum Nitrat, enerji, biliลim ve otomotiv baลta olmak รผzere temel endรผstrilerde oyunun yeni baลtan kurulmasฤฑna yol aรงacak.
Kรผresel enerji ihtiyacฤฑ artmaya devam ediyor. 2040 yฤฑlฤฑnda dรผnyadaki toplam elektrik talebinin bugรผnkรผne oranla yรผzde 40 artmasฤฑ bekleniyor. Bu รงerรงevede insanoฤlu elektriฤe giderek daha baฤฤฑmlฤฑ hale geliyor. Elektrik, elektriฤin dรถnรผลรผmรผ ve daฤฤฑtฤฑmฤฑ iรงin kullanฤฑlan yarฤฑ iletken cihazlara odaklanan gรผรง elektroniฤi ise elektrik รผretimi ve tรผketiciler arasฤฑnda anahtar teknoloji konumunda.
SฤฐLฤฐKON TEKNOLOJฤฐSฤฐ รST SINIRA DAYANDI
Gรผรง aygฤฑtlarฤฑ ve modรผlleri รผretiminde geleneksel olarak kullanฤฑlan yarฤฑ iletken olan Silikon (Si), son 40 yฤฑldฤฑr mikroelektronik aygฤฑtlar pazarฤฑnฤฑ domine ediyor. Bununla birlikte, mevcut silikon gรผรง aygฤฑtlarฤฑ, temel malzeme sฤฑnฤฑrlarฤฑ tarafฤฑndan dayatฤฑlan en yรผksek performanslarฤฑna neredeyse ulaลtฤฑlar. Dahasฤฑ, gรผnรผmรผzde enerjinin yรผzde 54’รผ รผretim sรผrecinde katฤฑ hal silikon temelli รงiplerde israf oluyor. Aรงฤฑkรงasฤฑ, tรผm bu kฤฑsฤฑtlamalarฤฑ aลabilmek iรงin yeni nesil elektronik cihazlarฤฑn elektrik israfฤฑnฤฑ azaltacak ve enerjinin daha verimli kullanฤฑmฤฑnฤฑ saฤlayacak yeni materyallere ve teknolojilere ihtiyacฤฑ var. ฤฐลte bu kฤฑsฤฑtlarฤฑ ortadan kaldฤฑrmaya yรถnelik รงalฤฑลmalar konusunda bilim ve iล dรผnyasฤฑ iลbirliฤi giderek artฤฑyor. Hatta devletler dรผzeyinde ve uluslararasฤฑ รถlรงekte bu alandaki รงalฤฑลmalar destekleniyor.
HERKES SฤฐHฤฐRLฤฐ MALZEMENฤฐN PEลฤฐNDE
Elektronik cihazlarda dikkate deฤer geliลmelere yol aรงabilecek en popรผler Geniล Bant Aralฤฑฤฤฑ (WBG) materyalleri Silikon Karbid (SiC) ve Galyum Nitrat (GaN). Son yirmi yฤฑlda dรผnyadaki bazฤฑ endรผstriler, รผniversiteler ve araลtฤฑrma merkezleri yรผksek gรผรง ve yรผksek frekanslฤฑ cihazlar iรงin รงabalarฤฑnฤฑ bu iki teknolojide yoฤunlaลtฤฑrdฤฑlar. Ve ฤฐsviรงreโdeki CERN laboratuvarฤฑ kadar รผnlรผ olmasa da, bu konuda da dรผnyanฤฑn รงeลitli รผlkelerinde bazฤฑ merkezler oluลtu.
GaNโIN MERKEZ รSSร SฤฐCฤฐLYA ADASI
Bunlardan biri de ฤฐtalya’nฤฑn Sicilya Adasฤฑndaki Katanya ลehrinde bulunan ฤฐtalya Ulusal Araลtฤฑrma Konseyi Mikroelektronikler ve Mikrasistemler Enstitรผsรผ (CNR-IMM). CNR-IMM Katanya Merkez Bรผrosu gรผรง elektronik aplikasyonlarฤฑ cihazlarฤฑ geliลtirme ve Geniล Bant Aralฤฑฤฤฑ (WBG) materyalleri konusunda uluslararasฤฑ arenada deneyime sahip bir merkez olarak kabul ediliyor. Enerji Gรผnlรผฤรผ olarak, bu bรผrodaki yetkililerle, รงalฤฑลmalarฤฑ ve hedefleri konusunda konuลtuk. Merkezdeki รงalฤฑลmalar, temel cihazlarฤฑn yapฤฑ taลlarฤฑnฤฑn geliลtirilmesi ve karakterizasyondan entegrasyona ve cihaz davranฤฑลฤฑna etkisine uzanan cihazlarla ilgili temel yรถnlere odaklanฤฑyor.
ELEKTRONLARA HIZ, ENERJฤฐ KAYBINA DARBE
CNR-IMM araลtฤฑrmacฤฑlarฤฑndan Dr. Giuseppe Greco, Enerji Gรผnlรผฤรผ’ne yaptฤฑฤฤฑ deฤerlendirmede, AlGaN/GaN heteroyapฤฑlarฤฑn bรผyรผleyici รถzelliฤinin iki boyutlu elektron gazฤฑ (2DEG) varlฤฑฤฤฑ olduฤuna vurgu yaptฤฑ. Grecoโnun verdiฤi bilgilere gรถre, bu gaz bugรผnkรผlere gรถre รงok daha yรผksek elektron hareketliliฤine sahip transistรถrlerin รผretimini mรผmkรผn kฤฑlฤฑyor. 2010 yฤฑlฤฑndan bu yana GaN รงalฤฑลmalarฤฑ iรงinde yer alan Greco, “GaN’nฤฑn geniล bant aralฤฑฤฤฑ ve yรผksek elektrik alan gรผcรผ dรผลรผk direnรงli kayฤฑplarla yรผksek voltajlarda รงalฤฑลmayฤฑ mรผmkรผn kฤฑlarken, รถzellikle 2DEG’nin yรผksek mobilitesi, cihazlarฤฑn yรผksek frekanslarda รงalฤฑลmasฤฑna imkan veriyor. Bu nedenle GaN transistรถrleri, geliลmiล bir enerji verimliliฤi ile gelecekteki geniล RF-gรผรง uygulamalarฤฑnฤฑ gรผvenceye alacak mรผkemmel adaylardฤฑr” dedi.
รLรEKLEME SORUNUNU AลMAK GEREK
Bununla birlikte Greco, mevcut bir yanal geometriye sahip GaN aygฤฑtlarฤฑnฤฑn mรผkemmel bir performansa sahip olmakla birlikte, bu geometrik ลekle sahip gรผรง aygฤฑtlarฤฑnฤฑn yรผzey etkileri sorunu yaลadฤฑฤฤฑnฤฑ ve yรผksek akฤฑm deฤerleri iรงin zor รถlรงeklenebildiklerini de kaydetti. Greco, “Dolayฤฑsฤฑyla, รถnรผmรผzdeki yฤฑllarda, dikey cihazlar iรงin dรถkme GaN temelli yeni materyal ve cihaz teknolojilerini etkinleลtirmek iรงin ek araลtฤฑrmalara ihtiyaรง duyulacak” dedi.
BU BฤฐR FANTEZฤฐ DEฤฤฐL, HALEN KULLANILIYOR
Aslฤฑnda GaN tabanlฤฑ teknolojiler sadece araลtฤฑrma safhasฤฑnda bilim-kurgu tarzฤฑ bir fanteziden ibaret deฤil. Uygulamaya geรงtiฤi alanlar var. Otomotiv, savunma, bilgi ve iletiลim teknolojileri, askeri teknoloji, havacฤฑlฤฑk ve enerji daฤฤฑtฤฑm sistemleri gibi alanlarda รถnemli รถlรงรผde kullanฤฑlฤฑyor. Ayrฤฑca radyo frekansฤฑ cihazlarฤฑ ile ฤฑลฤฑk yayan diyotlarda (LED) ve gรผรง elektroniฤi cihazlarฤฑnda yaygฤฑn ลekilde kullanฤฑlฤฑyor.
GaN TABANLI CฤฐHAZ PAZARI 25 KAT BรYรYECEK
Ve analistlerin tahminlerine gรถre, GaN tabanlฤฑ ekipman pazarฤฑ 2020 yฤฑlฤฑna kadar, gรผรง kaynaklarฤฑ, otomotiv ve fotovoltaik baลta olmak รผzere pek รงok alanda bugรผnkรผne oranla 25 kat bรผyรผyecek. Araลtฤฑrma Grubuโnun lideri Dr. Fabrizio Roccaforte ise GaN materyalleri ve teknolojisinde son on yฤฑlda รถnemli geliลmeler kaydedildiฤine dikkat รงekerek, “Bununla beraber, hala sadece teknolojik iyileลtirmeyle aรงฤฑklฤฑฤa kavuลturulamayacak olan ve dikkatlice yรผrรผtรผlecek bazฤฑ temel fizik araลtฤฑrmalarฤฑna ihtiyaรง duyan, net olmayan pek รงok fenomen var. ฤฐลte bunlar da 2004 yฤฑlฤฑndan bu yana araลtฤฑrma grubumuzu motive eden temel faktรถr” ifadesini kullandฤฑ.
รIฤIR AรAR, GELECEฤฤฐ ลEKฤฐLLENDฤฐRฤฐR
Dรผnyadaki birรงok araลtฤฑrma merkezinde daha yetenekli, daha verimli SiC ve GaN tabanlฤฑ cihazlarฤฑn geliลtirilmesinin, yepyeni bir gรผรง elektroniฤi รงaฤฤฑnฤฑn kapฤฑlarฤฑnฤฑ aralayacaฤฤฑna kesin gรถzรผyle bakฤฑlฤฑyor. รรผnkรผ bu cihazlar elektrik tรผketimini azaltma, cihazlarฤฑn boyut ve aฤฤฑrlฤฑฤฤฑnฤฑ azaltmanฤฑn yanฤฑnda verimliliฤi de รถnemli รถlรงรผde arttฤฑrarak elektronik sistemlerin performanslarฤฑnฤฑ yรผkseltiyor. Ve bu cihazlar ile yenilenebilir enerji, elektrikli araรงlar benzeri birรงok alanda รงok bรผyรผk miktarlarda enerji tasarrufu yapฤฑlabilecek. Bunun dรผnya genelinde yฤฑlda 9 milyon evin elektrik ihtiyacฤฑnฤฑ karลฤฑlayacak miktarda olacaฤฤฑ tahmin ediliyor. Ve bu muazzam bรผyรผklรผkteki enerji tasarrufu yakฤฑn zamanda elektronik cihazlarda silikon yerine geniลbant aralฤฑklฤฑ yarฤฑ iletkenlerin kullanฤฑlmasฤฑnฤฑ engelleyen maliyet ve gรผvenilirlik engellerinin aลฤฑlmasฤฑyla mรผmkรผn hale gelecek.
ENERJฤฐ TALEP ARTIลINI KARลILAR
Geniล Bant Aralฤฑฤฤฑ (WBG) teknolojisine dayalฤฑ yarฤฑ iletkenler, modern gรผรง ekipmanlarฤฑnฤฑn daha yรผksek performans ihtiyaรงlarฤฑnฤฑ karลฤฑlayarak yรผksek voltajlarda ve ฤฑsฤฑlarda รงalฤฑลmalarฤฑnฤฑ ve silikona gรถre daha yรผksek verimlilikle daha yรผksek frekanslarda รงalฤฑลmalarฤฑnฤฑ saฤlayacak รถzelliklere sahipler. Dahasฤฑ, WBG tabanlฤฑ gรผรง cihazlarฤฑ, daha kรผรงรผk pasif parรงa malzemeler kullanฤฑlarak daha kรผรงรผk boyutlarda รผretilebilir ve hantal soฤutucu sistemlere de ihtiyaรง gรถstermez. ฤฐลte tรผm bu faktรถrlerin, pek รงok alanda sistem maliyetlerinin azalmasฤฑna yol aรงacaฤฤฑ da kesin. Enerjinin รผretimi, iletimi, daฤฤฑtฤฑmฤฑ ve belki hepsinden de รถnemlisi, kullanฤฑmฤฑ sฤฑrasฤฑnda yaลanan kayฤฑplarฤฑn azalmasฤฑnฤฑn, ilgili sektรถrlerde yol aรงabileceฤi zincirleme etkileri hayal etmesi bile gรผรง. Her ลeyden รถnce, insanoฤlunun gelecekte ortaya รงฤฑkacak ilave enerji talebinin bir kฤฑsmฤฑnฤฑn aslฤฑnda daha ลimdiden, WBG tabanlฤฑ teknoloji ve รผrรผnleriyle karลฤฑlandฤฑฤฤฑnฤฑ dรผลรผnmek mรผmkรผn.
LED PAZARINDAKฤฐ PAYI รร YILDA BEลTE BฤฐRE ULAลIR
Doฤada hazฤฑr halde bulunmayan ve kฤฑsaca GaN olarak adlandฤฑrฤฑlan Galyum Nitrat, karmaลฤฑk sรผreรงler sonunda elde ediliyor. GaN, รถzellikle yรผksek dayanฤฑklฤฑlฤฑk isteyen elektrikli otomobiller, gรผneลten elektrik รผreten fotovoltaik paneller, otomobil aydฤฑnlatma ekipmanlarฤฑ, uydular, hฤฑzlฤฑ trenler, enerji nakil hatlarฤฑ, askeri radarlar vs. endรผstriyel alanlardaki cihazlarda kullanฤฑm iรงin ลekillendiriliyor. Uzmanlar, Galyum Nitratโฤฑn 2020 yฤฑlฤฑ itibariyle LED aydฤฑnlatma pazarฤฑnda yรผzde 20โlik bir payla temsil edileceฤini tahmin ediyor.
BฤฐLKENT VE ASELSAN DA รZERฤฐNDE รALIลIYOR
Gelecekte enerji, biliลim ve uzay teknolojileri baลta olmak รผzere bรผtรผn kritik alanlarda daha da รถne รงฤฑkarak temel endรผstri kollarฤฑnฤฑn geliลimini ลekillendirmeye aday Galyum Nitrat konusunda Tรผrkiyeโde de รงalฤฑลmalar yapฤฑlฤฑyor. Tรผrkiye’de de Aselsan ve Bilkent รniversitesi ortaklฤฑฤฤฑyla kurulan Aselsan Bilkent Mikro Nano Teknolojileri Sanayi ve Ticaret A.ล. (AB-MikroNano) isimli bir ลirket tarafฤฑndan iลletilecek bir fabrikada galyum nitrat transistรถr ve entegre devre รผretilecek. Bilkent รniversitesi Nanoteknoloji Araลtฤฑrma Merkezi (NANOTAM) Galyum Nitrat (GaN) yarฤฑ iletken malzemesi temelli yรผksek performanslฤฑ transistรถrler รผretmeyi baลardฤฑ. Bu รผrรผnlerin yรผksek hฤฑzlarda ve yรผksek gรผรงlerde รงalฤฑลabildikleri tespit edilmiล durumda. Laboratuvar testleri tamamlanan transistรถrler, Aselsan’da yapฤฑlan saha testlerinden de baลarฤฑyla รงฤฑktฤฑ. รretilen transistรถrlerden elde edilen sonuรงlarฤฑn, hedeflenen performanslarฤฑn da รผzerinde รงฤฑkmasฤฑ sonucunda Aselsan ve Bilkent yรถnetimleri nanoteknoloji temelli transistรถrlerin ve entegre devrelerin Tรผrkiye’de รผretilmesi konusunda yatฤฑrฤฑm yapma ve ortak bir ลirket kurma kararฤฑ aldฤฑ. Tรผrkiye, dรผnyada Galyum Nitrat (GaN) yarฤฑ iletken malzemesi temelli nanotransistรถr teknolojisi geliลtirilebilen beล รผlkeden birisi konumunda bulunuyor. Bir araลtฤฑrmaya gรถre Galyum Nitrat kullanฤฑlan รผrรผnlerin oluลturacaฤฤฑ pazar 2022โde 1.75 milyar dolara yรผkselecek. Pazar, her yฤฑl yรผzde 60 ila yรผzde 80 bรผyรผyor. Rapora gรถre 2012โdeki pazar bรผyรผklรผฤรผ sadece 12.6 milyon dolardฤฑ. (Sabiha KรTEK – Enerji Gรผnlรผฤรผ )
