第三代半導體材料,主要以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、氧化鋅(ZnO)、金剛石、氮化鋁(AlN)為代表的寬禁帶半導體材料,主要應用在電力電子器件、激光器和探測器、半導體照明、功率器及射頻器件等行業(yè)。
據(jù)說我國已經把第三代半導體產業(yè)寫入了正在制定的“十四五”規(guī)劃中。要想徹底了解第三代半導體,首先需要知道什么是第一代、二代半導體。
1、第一、二代半導體
第一代半導體材料主要是指硅、鍺元素半導體材料,目前硅、鍺也是用量最大的半導體材料、價格相對來講比較便宜,制造技術比較成熟,主要應用在微電子產業(yè)中。
其實,早在20世紀50年代,鍺在半導體行業(yè)占主導地位,主要應用在低壓、低頻、中功率晶體管以及光電探測器中,但是它的耐高溫和抗輻射性較差所以后來基本上被硅所代替,也可以說第一代半導體是硅半導體。
第二代半導體材料主要是化合物半導體材料,有砷化鎵(GaAs)、銻化銦(InSb);三元化合物半導體,如GaAsAl、GaAsP;還有一些固溶體半導體,如Ge-Si、GaAs-GaP;玻璃半導體(又稱非晶態(tài)半導體)。主要應用在通訊以及照明產業(yè)中。
2、第三代半導體
第三代半導體主要是碳化硅(SiC) 、氮化鎵( GaN)、氧化鋅(ZnO)、金剛石、氮化鋁(AlN),這幾種材料都具有寬的禁帶寬度,高的擊穿電場、高的熱導率、高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力,適用于高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。
第一二代半導體工藝已經接近物理極限,微電子領域的摩爾定律慢慢開始失效,而第三代半導體則是一種超越摩爾定律的。
應用比較成熟的主要是氮化鎵、碳化硅,前者主要應用在功率器件領域,由于高頻通信需要的功率相對較大,未來的6G使用這種材料的幾率較大;后者主要應用于高溫、高頻、高效能的大功率元件,具備耐高溫、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)勢,但是這種材料比較昂貴,所以說未來市場潛力較大的還是氮化鎵。
其實,某些手機廠商已經開始使用第三代半導體比較熟悉的就是大功率手機充電器,在不久的將來我相信很多領域都會看到它的身影。
總之,第三代半導體從電力電子領域到信息工程領域到國防建設領域到新能源領域都有涉及。我國將它作為列入十四五規(guī)劃帶動了一批科技企業(yè)進行相關研發(fā),比如三安光電、揚杰科技、露笑科技、聚燦光電等。





