一代材料，一代技術， 一代產業。半導體材料經過多年的發展，目前可以分為三代，形成了以硅為主，氮化鎵、砷化鎵、碳化硅等半導體新材料增強補充的產業局面：

Si、SiC、GaN性能比較

1、第一代半導體材料

• 特點：硅材料儲量豐富、價格低廉、熱性能與機械優良、易于生長大尺寸高純度晶體等特點，處于成熟發展階段。但硅材料的物理性質限制了其在光電子和高頻高功率器件上的應用。

   

• 興起時間：20世紀50年代

• 應用領域：消費電子、通信、光伏、軍事以及航空航天等。

2、第二代半導體材料

• 興起時間：20世紀70年代

• 特點：與硅相比，第二代半導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、價格昂貴、有毒性、污染環境，應用受到一定局限。
• 應用領域：衛星通訊、移動通訊、光通信和GPS導航等領域。

3、第三代半導體材料

• 特點：第三代半導體材料具備擊穿電場高、熱導率大、電子飽和漂移速率高、抗輻射能力強等優越性能

• 興起時間：20世紀90年代

• 應用領域：新能源與智能電網領域、軌道交通與新能源汽車領域、5G通訊和物聯網領域、光電子與顯示領域、消費類電子和工業電機領域、航空航天與軍工領域等。

目前研發較為成熟的材料是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。

半導體材料是器件研發的基礎，半導體材料的發展必然要依賴于后期器件的開發應用，而器件的開發應用同時受制于材料的發展。半導體器件由同質結、異質結轉向基于量子阱、量子線、量子點器件的設計與制造，這一轉向改變了半導體材料的發展方向，在傳統第一、第二代半導體材料發展的同時，加速發展寬禁帶第三代半導體材料的趨勢。

原文始發于微信公眾號（艾邦半導體網）：一文看懂半導體材料