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            行業資訊
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            2020年第三代半導體材料應用領域及行業發展面臨的機遇挑戰分析

            發布時間:2020-10-12  瀏覽次數:
                氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)為最成熟的第三代半導體材料又稱寬禁帶半導體材料(禁帶寬度大于2.2ev),其余包括氧化鋅、金剛石、氮化鋁的研究還處于起步階段。
             
                與第一二代半導體材料相比,第三代半導體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導率、更高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力,更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件,通常又被稱為寬禁帶半導體材料(禁帶寬度大于2.2eV),亦被稱為高溫半導體材料。
             
                作為一類新型寬禁帶半導體材料,第三代半導體材料在許多應用領域擁有前兩代半導體材料無法比擬的優點:如具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、高電子密度、高遷移率等特點,可實現高壓、高溫、高頻、高抗輻射能力,被譽為固態光源、電力電子、微波射頻器件的“核芯”,是光電子和微電子等產業的“新發動機”。
             
                此外,第三代半導體材料還具有廣泛的基礎性和重要的引領性。從目前第三代半導體材料和器件的研究來看,較為成熟的是氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)半導體材料,也是最具有發展前景的兩種材料。
             
                從應用范圍來說,第三代半導體領域還具有學科交叉性強、應用領域廣、產業關聯性大等特點。在半導體照明、新一代移動通信、智能電網、高速軌道交通、新能源汽車、消費類電子等領域擁有廣闊的應用前景,是支撐信息、能源、交通、國防等產業發展的重點新材料。
             
                •GaN、SiC能過夠大幅提升電子器件的高壓、高頻、高功率的工作特性,在軍事、新能源、電動汽車等領域具有非常大的應用前景。
             
                •GaN:氮化鎵(GaN)是極其穩定的化合物,又是堅硬和高熔點材料,熔點為1700℃。GaN具有高的電離度,在三五族化合物中是最高的(0.5或0.43)。在大氣壓下,GaN晶體一般是六方纖鋅礦結構,因為其硬度大,所以它又是一種良好的涂層保護材料。GaN具有出色的擊穿能力、更高的電子密度和電子速度以及更高的工作溫度。目前主要用于功率器件領域,未來在高頻通信領域也將有極大應用潛力。未來當5G標準頻率超過40GHz,砷化鎵將無法負荷,必須采用氮化鎵。
             
                •SiC:碳化硅(SiC)俗稱金剛砂,為硅與碳相鍵結而成的陶瓷狀化合物,碳化硅在大自然以莫桑石這種稀罕的礦物的形式存在。自1893年起碳化硅粉末被大量用作磨料。將碳化硅粉末燒結可得到堅硬的陶瓷狀碳化硅顆粒,并可將之用于諸如汽車剎車片、離合器和防彈背心等需要高耐用度的材料中,在諸如發光二極管、早期的無線電探測器之類的電子器件制造中也有使用。如今碳化硅被廣泛用于制造高溫、高壓半導體。通過Lely法能生長出大塊的碳化硅單晶。
            目前主要用于高溫、高頻、高效能的大功率元件,具備耐高溫、耐腐蝕、熱穩定性好等優勢。
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