第三代半导体材料有哪些

第三代半导体材料有哪些

第三代半导体材料: 氨化家、碳化硅、氧化锌、氧化铝和金刚石。

半导体行业中有“一代材料、一代技术、 一代产业”的说法。

与第一二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，通常又被称为宽禁带半导体材料(禁带宽度大于2.2eV)，亦被称为高温半导体材料。从目前第三代半导体材料和器件的研究来看，较为成熟的是SiC和GaN半导体材料，而氧化锌、金刚石、氨化铝等材料的研究尚属起步阶段。碳化硅(SiC)和氨化家(GaN)并称为第三代半导体材料的双雄。

第三代半导体材料是具有宽禁带宽度（Eg≥2.3eV）的材料，它们通常具有高击穿电场、高热导率、高电子饱和率和更高的抗辐射性，这就是为什么它们被用于制造高温、高频、抗辐射和大功率器件的原因，典型的材料是碳化硅 (SiC)、氮化镓 (GaN)、氮化铝 (AlN) 和氧化锌 (ZnO)。

1.碳化硅单晶半导体

碳化硅的技术成熟度是宽带隙半导体材料领域中最高的，是宽带隙半导体的核心，碳化硅是一种具有宽带隙（例如：3.2 eV）、高击穿电场（4 x 106 V/cm）和高热导率（4.9 W/cm.k）的半导体化合物。

2.氮化镓半导体

近年来以GaN为代表的III族氮化物因其在光电子和微波器件领域的应用前景而受到广泛关注，GaN作为一种具有独特光电特性的半导体材料，其应用可分为两部分：GaN半导体材料可替代部分硅等化合物半导体材料，在高温高频、大功率工作条件下具有优异的性能；利用具有宽带隙和蓝光激发的 GaN 半导体材料的独特特性，开发新的光电应用。

3.氮化铝半导体

氮化铝是III族氮化物，直接带隙为0.7～3.4 eV，可广泛应用于光电子领域，与砷化镓等材料相比，它覆盖的光谱带宽更大，因此特别适用于从深紫外到蓝光的应用。更重要的是，III族氮化物具有良好的化学稳定性、优异的导热性、高击穿电压和低电常数，使其能够在更高频率、更高功率、更高温度和恶劣环境下工作。因此，氮化铝是一种很有前途的半导体材料。

氮化铝结构

4.氧化锌半导体

氧化锌既是一种宽带隙半导体，又是一种具有优异光电和压电性能的多功能晶体，适用于蓝光、紫外光、探测器等高效光电器件的制造，还可用于制造气敏器件、表面声波器件、透明大功率电子器件、发光显示器和太阳能电池的窗口材料以及压敏电阻和压电转换。

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