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行业动态

第三代半导体材料产业发展介绍(史上最全)

2021-09-11
博研小编先给大家普及一下,第3代半导体是指以氮化镓、碳化硅、金刚石、氧化锌为代表的宽禁带半导体材料。与传统的第1代、第2代半导体材料硅和砷化镓相比,第3代半导体具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小等独特的性能,使其在光电器件、电力电子、射频微波器件、激光器和探测器件等方面展现出巨大的潜力,是世界各国半导体研究领域的热点。
 第三代半导体材料产业发展介绍(史上最全)
1、碳化硅单晶材料
 
在宽禁带半导体材料领域就技术成熟度而言,碳化硅是这族材料中最高的,是宽禁带半导体的核心。SiC材料是IV-IV族半导体化合物,具有宽禁带(Eg:3.2eV)、高击穿电场(4×106V/cm)、高热导率(4.9W/cm.k)等特点。
 
2、氮化镓材料
 
GaN材料是1928年由Johason等人合成的一种Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料,具有良好的电学特性,宽带隙(3.39eV)、高击穿电压(3×106V/cm)、高电子迁移率(室温1000cm2/V·s)、高异质结面电荷密度(1×1013cm-2)等,因而被认为是研究短波长光电子器件以及高温高频大功率器件的最优选材料,相对于硅、砷化镓、锗甚至碳化硅器件,GaN器件可以在更高频率、更高功率、更高温度的情况下工作。
 
3、氮化铝材料
 
AlN材料是Ⅲ族氮化物,具有0.7~3.4eV的直接带隙,可以广泛应用于光电子领域。与砷化镓等材料相比,覆盖的光谱带宽更大,尤其适合从深紫外到蓝光方面的应用,同时Ⅲ族氮化物具有化学稳定性好、热传导性能优良、击穿电压高、介电常数低等优点,使得Ⅲ族氮化物器件相对于硅、砷化镓、锗甚至碳化硅器件,可以在更高频率、更高功率、更高温度和恶劣环境下工作,是最具发展前景的一类半导体材料。
 
4、金刚石
 
金刚石是碳结晶为立方晶体结构的一种材料。具有禁带宽度大(5.5eV);热导率高,最高达120W/cm·K(-190℃),一般可达20W/cm.K(20℃);传声速度最高,介电常数小,介电强度高等特点。金刚石集力学、电学、热学、声学、光学、耐蚀等优异性能于一身,是目前最有发展前途的半导体材料。依据金刚石优良的特性,应用十分广泛,除传统的用于工具材料外,还可用于微电子、光电子、声学、传感等电子器件领域。
 
5、氧化锌
 
氧化锌(ZnO)是Ⅱ-Ⅵ族纤锌矿结构的半导体材料,禁带宽度为3.37eV;另外,其激子束缚能(60meV)比GaN(24meV)、ZnS(39meV)等材料高很多,如此高的激子束缚能使它在室温下稳定,不易被激发(室温下热离化能为26meV),降低了室温下的激射阈值,提高了ZnO材料的激发效率。博研小编认为基于这些特点,ZnO材料既是一种宽禁带半导体,又是一种具有优异光电性能和压电性能的多功能晶体。

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