第三代半導(dǎo)體材料有哪些？

第三代半導(dǎo)體材料主要包括氮化鎵（GaN）、 碳化硅（SiC）、氧化鋅（ZnO）和氮化鋁（AlN）
等寬禁帶化合物。與硅（Si）材料相比，氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等第三代半導(dǎo)體材料具
有寬禁帶、高擊穿電壓、高載流子遷移率、高導(dǎo)熱率、高電子飽和速率等優(yōu)點，在光電子器件、
電力電子器件、固態(tài)光源等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前，GaN 和 SiC 材料研究較為廣泛，發(fā)展zui
為迅速。
GaN 材料禁帶寬度達(dá)到了 3.4 eV，因其優(yōu)異的性能成為高溫、高頻、大功率微波器件的首
選材料之一。20 世紀(jì) 90 年代以后，GaN 半導(dǎo)體材料以年均 30% 的增長率快速發(fā)展，成為了激
光器（LDs）及大功率 LED 的關(guān)鍵性材料，因為 GaN 禁帶寬度覆蓋了更廣闊的光譜范圍，使得
GaN 在高亮度 LED、激光器產(chǎn)品領(lǐng)域有了商業(yè)應(yīng)用。并且，GaN 功率元件進(jìn)入市場不久，有著
與 SiC 相似的性能優(yōu)勢，以高功率 GaN 為例，具有更大的成本控制潛力和更大的輸出功率，成
為下一代功率元件的候選材料之一。
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SiC具有高熱導(dǎo)率，并且具有與GaN晶格失配小的優(yōu)勢，非常適合用作新一代LED襯底材料、
大功率電力電子材料等。以 SiC 為代表的第三代半導(dǎo)體材料首先在 LED 半導(dǎo)體照明領(lǐng)域取得突
破，實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。目前，SiC 器件生產(chǎn)成本持續(xù)降低，應(yīng)用已得到普及，但是，因其使用中
存在低電壓部分，使得部分領(lǐng)域中仍舊以硅器件為主?？梢钥隙ǖ氖?SiC 功率器件市場將會持續(xù)
走高。

未來發(fā)展趨勢
隨著第三代半導(dǎo)體材料、器件及應(yīng)用技術(shù)不斷取得突破，競爭力的第三代半導(dǎo)體光電
器件、電力電子器件和射頻功率器件產(chǎn)品進(jìn)入市場，將興起一場以半導(dǎo)體超越照明技術(shù)、寬禁
帶節(jié)能電子技術(shù)、寬帶移動通訊硬件技術(shù)、先進(jìn)雷達(dá)技術(shù)等為主要內(nèi)容的半導(dǎo)體科技革命，引
發(fā)一場新的信息和能源技術(shù)革命，從而推動第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)爆發(fā)性成長。我國目前正處于快
速夯實第三代半導(dǎo)體材料科技基礎(chǔ)的重要階段，加快第三代半導(dǎo)體材料、器件與應(yīng)用技術(shù)開發(fā)
及其產(chǎn)業(yè)化仍然是未來 5-10 年我國發(fā)展第三代半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)的首要任務(wù)。未來發(fā)展趨勢主要
包括基礎(chǔ)研究及前沿技術(shù)方面、重大共性關(guān)鍵技術(shù)方面和典型應(yīng)用示范方面。
在 典型應(yīng)用示范方面，實現(xiàn) SiC 電力電子材料、器件與模塊及在電力傳動和電力系統(tǒng)的應(yīng)
用示范；半導(dǎo)體照明技術(shù)持續(xù)向更高光效、更低成本、更高可靠性、更高光品質(zhì)的方向發(fā)展，
并逐步開始跨領(lǐng)域的交叉融合，形成更高技術(shù)含量與產(chǎn)品附加值，如與生物作用機(jī)理及面向健
康醫(yī)療和農(nóng)業(yè)的系統(tǒng)集成技術(shù)與應(yīng)用示范。
在基礎(chǔ)研究及前沿技術(shù)方面，研究大失配、強(qiáng)極化第三代半導(dǎo)體材料外延生長動力學(xué)以及
第三代半導(dǎo)體新結(jié)構(gòu)材料和新功能器件。
在重大共性關(guān)鍵技術(shù)方面，研究面向新一代通用電源的 GaN 基電力電子技術(shù)，面向下一代
移動通信的 GaN 基射頻器件及系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，超高能效半導(dǎo)體光源核心材料、器件及全技術(shù)鏈
綠色制造技術(shù)，第三代半導(dǎo)體固態(tài)紫外光源與紫外探測材料與器件技術(shù)，以及用于第三代半導(dǎo)
體的襯底及同質(zhì)外延、核心配套材料與關(guān)鍵裝備。

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