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第三代半导体材料发展步入快车道

不同于第一代与第二代半导体材料,第三代半导体材料是以氮化镓和碳化硅为代表的宽禁带半导体材料,在导热率、抗辐射能力、击穿电场能力、电子饱和速率等方面优势突出,更适用于高温、高频、抗辐射的场合。有关专家指出,第三代半导体器件将在新能源汽车、消费类电子领域实现大规模应用。

随着制备工艺逐步成熟和生产成本的不断降低,第三代半导体材料正以其优良的性能突破传统材料的瓶颈,成为半导体技术研究前沿和产业竞争焦点,美、日以及欧盟都在积极进行战略部署。美国已经将部署第三代半导体战略提升到国家层面,先后启动实施了“宽禁带半导体技术创新计划”“氮化物电子下一代技术计划”等,制定颁布了《国家先进制造战略规划》等法规条例。欧盟在第三代半导体发展中以联合研发项目为主,力图通过对各成员国的资源优化配置,使欧盟在半导体领域保持国际领先水平。日本作为全球第一个以半导体照明技术为主的国家,在第三代半导体器件制备与应用方面已经达到世界领先水平。

第三代半导体材料之所以备受青睐,在于其广泛的应用价值,无论是在军用领域还是民用市场,都是各国争夺的科技制高点。利用第三代半导体材料制造微波器件,可显著降低功率转换损耗,提高极限工作温度。目前,该类微波器件已开始用于军用雷达、智能武器和通信系统等方面。

在电力电子器件制造方面,以宽禁带半导体材料制备的新一代电力电子器件损耗更低、效率更高,能够在“智能电网”工程中一展身手。新一代电力电子器件将会在电力系统的发电、输电、配电等环节发挥节能效用,降低电力损耗。

在激光器应用领域,氮化镓激光器已经成功用于蓝光DVD,在微型投影、激光3D投影等领域拥有巨大的市场空间。有学者认为,下一代照明技术将是基于氮化镓激光器的“激光照明”技术,有望将照明和显示融合发展。由于氮化镓优异的光电特性和耐辐射性能,还可以用作高能射线探测器,例如核辐射探测器、X射线成像仪等。