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第三代半导体材料的优势及应用有哪些

2022-03-23
博研发现随着化合物半导体制造产业的不断发展,到目前为止,第一代、第二代半导体材料工艺已经逐渐达到物理“天花板”,想要突破目前技术瓶颈,只能从第三代半导体材料入手,而且在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中,已经将推动“碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展”写入了“科技前沿领域攻关”部分,可见国家对第三代半导体材料的重视程度。
 第三代半导体材料的优势及应用有哪些
01 那么第三代半导体材料究竟是什么呢?
 
在国际上一般把禁带宽度(Eg)大于或等于2.3 eV 的半导体材料称之为宽禁带半导体材料也称第三代半导体材料。
 
常见的第三代半导体材料包括:碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、金刚石、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)等。
 
第一代半导体材料以硅(Si)为代表,经过长期的发展彻底取代了笨重的电子管,从而推动了以集成电路为核心的微电子产品的迅猛发展;
 
第二代半导体材料则以砷化镓(GaAs)和锑化铟(InSb)等为主,其中磷化铟半导体激光器是光通信系统的关键器件,而砷化镓高速器件更开拓了光纤及移动通信新产业。
 
02 第三代半导体的优势与特点
 
第三代半导体材料便是以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表,它们不仅在电子迁移率(低压条件下的高频工作性能)上高于硅材料,还在饱和飘逸速率(高压条件下的高频工作性能)强于硅材料,更有着硅材料无法比拟的禁带宽度(器件的耐压性能、最高工作温度与光学性能),“宽禁带(Wide Band-Gap,WBG)”也是业内之所以重视第三代半导体材料的原因。
 
高禁带宽度的好处是,器件耐高压、耐高温,并且功率大、抗辐射、导电性能强、工作速度快、工作损耗低。 国内之所以用“代”这个词来划分半导体材料,主要是受到半导体材料的大规模应用所推动的第三次产业革命所影响,虽然第三代半导体在高温、强辐射、大功率等特殊场景中有着非常显著的优势,但目前硅材料仍占据市场主导位置,因为硅材料在可靠性和整体性上有着其他半导体材料无法比拟的优势。
 

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