一代材料，一代技術(shù)， 一代產(chǎn)業(yè)。半導(dǎo)體材料經(jīng)過多年的發(fā)展，目前可以分為三代，形成了以硅為主，氮化鎵、砷化鎵、碳化硅等半導(dǎo)體新材料增強(qiáng)補(bǔ)充的產(chǎn)業(yè)局面：
Si、SiC、GaN性能比較
1、第一代半導(dǎo)體材料
- 特點(diǎn)：硅材料儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、熱性能與機(jī)械優(yōu)良、易于生長(zhǎng)大尺寸高純度晶體等特點(diǎn)，處于成熟發(fā)展階段。但硅材料的物理性質(zhì)限制了其在光電子和高頻高功率器件上的應(yīng)用。
- 興起時(shí)間：20世紀(jì)50年代
應(yīng)用領(lǐng)域：消費(fèi)電子、通信、光伏、軍事以及航空航天等。
2、第二代半導(dǎo)體材料
興起時(shí)間：20世紀(jì)70年代
特點(diǎn)：與硅相比，第二代半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度大、電子飽和漂移速度高、光電特性好、耐高溫、抗輻射等特性。但由于GaAs、InP材料資源稀缺、大尺寸制備困難、價(jià)格昂貴、有毒性、污染環(huán)境，應(yīng)用受到一定局限。 應(yīng)用領(lǐng)域：衛(wèi)星通訊、移動(dòng)通訊、光通信和GPS導(dǎo)航等領(lǐng)域。
3、第三代半導(dǎo)體材料
- 特點(diǎn)：第三代半導(dǎo)體材料具備擊穿電場(chǎng)高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速率高、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)越性能
興起時(shí)間：20世紀(jì)90年代
應(yīng)用領(lǐng)域：新能源與智能電網(wǎng)領(lǐng)域、軌道交通與新能源汽車領(lǐng)域、5G通訊和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域、光電子與顯示領(lǐng)域、消費(fèi)類電子和工業(yè)電機(jī)領(lǐng)域、航空航天與軍工領(lǐng)域等。
目前研發(fā)較為成熟的材料是SiC和GaN等，其中氮化硼、氮化鋁和金剛石等材料的研究則尚屬于起步階段。
半導(dǎo)體材料是器件研發(fā)的基礎(chǔ)，半導(dǎo)體材料的發(fā)展必然要依賴于后期器件的開發(fā)應(yīng)用，而器件的開發(fā)應(yīng)用同時(shí)受制于材料的發(fā)展。半導(dǎo)體器件由同質(zhì)結(jié)、異質(zhì)結(jié)轉(zhuǎn)向基于量子阱、量子線、量子點(diǎn)器件的設(shè)計(jì)與制造，這一轉(zhuǎn)向改變了半導(dǎo)體材料的發(fā)展方向，在傳統(tǒng)第一、第二代半導(dǎo)體材料發(fā)展的同時(shí)，加速發(fā)展寬禁帶第三代半導(dǎo)體材料的趨勢(shì)。
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦半導(dǎo)體網(wǎng)）：一文看懂半導(dǎo)體材料