第三代半導(dǎo)體材料有哪些

第三代半導(dǎo)體材料有哪些

第三代半導(dǎo)體材料: 氨化家、碳化硅、氧化鋅、氧化鋁和金剛石。

半導(dǎo)體行業(yè)中有“一代材料、一代技術(shù)、?一代產(chǎn)業(yè)”的說(shuō)法。

與第一二代半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場(chǎng)、更高的熱導(dǎo)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(dǎo)體材料(禁帶寬度大于2.2eV)，亦被稱為高溫半導(dǎo)體材料。從目前第三代半導(dǎo)體材料和器件的研究來(lái)看，較為成熟的是SiC和GaN半導(dǎo)體材料，而氧化鋅、金剛石、氨化鋁等材料的研究尚屬起步階段。碳化硅(SiC)和氨化家(GaN)并稱為第三代半導(dǎo)體材料的雙雄。

第三代半導(dǎo)體材料是具有寬禁帶寬度（Eg≥2.3eV）的材料，它們通常具有高擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率、高電子飽和率和更高的抗輻射性，這就是為什么它們被用于制造高溫、高頻、抗輻射和大功率器件的原因，典型的材料是碳化硅 (SiC)、氮化鎵 (GaN)、氮化鋁 (AlN) 和氧化鋅 (ZnO)。

1.碳化硅單晶半導(dǎo)體

碳化硅的技術(shù)成熟度是寬帶隙半導(dǎo)體材料領(lǐng)域中最高的，是寬帶隙半導(dǎo)體的核心，碳化硅是一種具有寬帶隙（例如：3.2 eV）、高擊穿電場(chǎng)（4 x 106 V/cm）和高熱導(dǎo)率（4.9 W/cm.k）的半導(dǎo)體化合物。

2.氮化鎵半導(dǎo)體

近年來(lái)以GaN為代表的III族氮化物因其在光電子和微波器件領(lǐng)域的應(yīng)用前景而受到廣泛關(guān)注，GaN作為一種具有獨(dú)特光電特性的半導(dǎo)體材料，其應(yīng)用可分為兩部分：GaN半導(dǎo)體材料可替代部分硅等化合物半導(dǎo)體材料，在高溫高頻、大功率工作條件下具有優(yōu)異的性能；利用具有寬帶隙和藍(lán)光激發(fā)的 GaN 半導(dǎo)體材料的獨(dú)特特性，開(kāi)發(fā)新的光電應(yīng)用。

3.氮化鋁半導(dǎo)體

氮化鋁是III族氮化物，直接帶隙為0.7～3.4 eV，可廣泛應(yīng)用于光電子領(lǐng)域，與砷化鎵等材料相比，它覆蓋的光譜帶寬更大，因此特別適用于從深紫外到藍(lán)光的應(yīng)用。更重要的是，III族氮化物具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的導(dǎo)熱性、高擊穿電壓和低電常數(shù)，使其能夠在更高頻率、更高功率、更高溫度和惡劣環(huán)境下工作。因此，氮化鋁是一種很有前途的半導(dǎo)體材料。

氮化鋁結(jié)構(gòu)

4.氧化鋅半導(dǎo)體

氧化鋅既是一種寬帶隙半導(dǎo)體，又是一種具有優(yōu)異光電和壓電性能的多功能晶體，適用于藍(lán)光、紫外光、探測(cè)器等高效光電器件的制造，還可用于制造氣敏器件、表面聲波器件、透明大功率電子器件、發(fā)光顯示器和太陽(yáng)能電池的窗口材料以及壓敏電阻和壓電轉(zhuǎn)換。

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