一文看懂半导体材料

一代材料，一代技术， 一代产业。半导体材料经过多年的发展，目前可以分为三代，形成了以硅为主，氮化镓、砷化镓、碳化硅等半导体新材料增强补充的产业局面：

Si、SiC、GaN性能比较

1、第一代半导体材料

• 特点：硅材料储量丰富、价格低廉、热性能与机械优良、易于生长大尺寸高纯度晶体等特点，处于成熟发展阶段。但硅材料的物理性质限制了其在光电子和高频高功率器件上的应用。

   

• 兴起时间：20世纪50年代

• 应用领域：消费电子、通信、光伏、军事以及航空航天等。

2、第二代半导体材料

• 兴起时间：20世纪70年代

• 特点：与硅相比，第二代半导体材料具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、光电特性好、耐高温、抗辐射等特性。但由于GaAs、InP材料资源稀缺、大尺寸制备困难、价格昂贵、有毒性、污染环境，应用受到一定局限。
• 应用领域：卫星通讯、移动通讯、光通信和GPS导航等领域。

3、第三代半导体材料

• 特点：第三代半导体材料具备击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速率高、抗辐射能力强等优越性能

• 兴起时间：20世纪90年代

• 应用领域：新能源与智能电网领域、轨道交通与新能源汽车领域、5G通讯和物联网领域、光电子与显示领域、消费类电子和工业电机领域、航空航天与军工领域等。

目前研发较为成熟的材料是SiC和GaN等，其中氮化硼、氮化铝和金刚石等材料的研究则尚属于起步阶段。

半导体材料是器件研发的基础，半导体材料的发展必然要依赖于后期器件的开发应用，而器件的开发应用同时受制于材料的发展。半导体器件由同质结、异质结转向基于量子阱、量子线、量子点器件的设计与制造，这一转向改变了半导体材料的发展方向，在传统第一、第二代半导体材料发展的同时，加速发展宽禁带第三代半导体材料的趋势。

原文始发于微信公众号（艾邦半导体网）：一文看懂半导体材料