粉体圈首页     您好,欢迎来到极速5分快三!
个人注册   企业注册   登录   找回密码   进入供求市场
粉体圈专注为粉碎设备,粉体设备等厂家提供粉体技术,粉体会议等信息及粉体展示和交流平台。 粉体圈专注为粉碎设备,粉体设备等厂家提供粉体技术,粉体会议等信息及粉体展示和交流平台。
当前位置:粉体圈首页>粉体技术>粉体应用技术>正文
第三代宽禁带半导体材料碳化硅(SiC)与氮化镓(GaN)
2019年02月21日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:5511
0

在半导体行业的发展进程中,人们通常把Si和Ge元素半导体称为第一代电子材料,把GaAs、InP、InAs等化合物半导体称为第二代半导体材料,而把Ⅲ族氮化物(主要包括GaN、相关化合物InN、AIN及其合金)、SiC、InSe、金刚石等宽带隙的化合物半导体称为第三代半导体材料。


 

1:半导体


半导体是一种介于导体与绝缘体之间的材料,我们生活的方方面面都离不开半导体技术,电器、灯光、手机、电脑、电子设备等都需要半导体材料制造,第三代半导体材料发展较好的为碳化硅(SIC)与氮化镓(GaN),其中碳化硅的发展更早一些。

碳化硅晶体结构具有同质多型的特点,其基本结构是Si-C四面体结构。它是由四个Si原子形成的四面体包围一个碳原子组成,按相同的方式一个Si原子也被四个碳原子的四面体包围,属于密堆积结构。

氮化镓是氮和镓的化合物,是一种直接能隙的半导体,该化合物结构类似纤锌矿,硬度很高。氮化镓的能隙很宽,为3.4电子伏特,可以用在高功率、高速的光电元件中。

我们来看看氮化镓与碳化硅两者间的关键特性有什么区别。

 

碳化硅与氮化镓的关键特性对比:

关键特性

单位

碳化硅(SiC

氮化镓(GaN

带隙

eV

3.26

3.49

电子迁移率

Cm2/Vs

700

2000

电子峰值速度

X107cm/s

2.0

2.1

临界电场

MV/cm

3.0

3.0

热导率

W/cm·K

4.5

1.5

相对介电常数

εr

10.0

9.0

2:半导体材料关键特性一览

从上表可见,GaN提供高电子迁移率具备出色的击穿能力、更高的电子密度及速度。

 

虽然氮化镓部分性能更好,但发展尚有解决难题

氮化镓(GaN)半导体材料及器件的发展迅速,目前已经成为宽禁带半导体材料中耀眼的新星,但是氮化镓材料的发展尚有解决难题:一是如何获得高质量、大尺寸的GaN籽晶,因为直接采用氨热方法培育一个两英寸的籽晶需要几年时间;二是氮化镓产业链尚未完全形成。

相较下,碳化硅在当前宽禁带半导体材料中发展更为成熟,已经形成了全球的材料、器件和应用产业链。在第三代半导体材料中,二者均有着非常广阔的应用前景。

第三代宽禁带半导体的应用领域

第三代宽禁带半导体可应用在半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器、以及其他4个领域(见下图3),每个领域产业成熟度各不相同。在前沿研究领域,宽禁带半导体还处于实验室研发阶段。

3:第三代宽禁带半导体材料应用领域


第三代半导体的发展现状

目前,美国、日本、欧洲在第三代半导体技术上拥有绝对的话语权。相比美、日,我国在第三代半导体材料上的起步较晚,水平较低。随着国家对第三代半导体材料的重视,近年来,我国半导体材料市场发展迅速,其中以碳化硅氮化镓为主的材料备受关注。2016年,我国启动了“十三五”国家重点研发计划“战略性先进电子材料”重点专项的组织实施工作,第三代半导体材料与半导体照明作为重点专项中最重要的研究领域,得到了国家层面的重点支持。

 

第三代半导体技术逐步提升,市场逐渐开启,政策全面加速,资本积极进入,企业加快布局,第三代半导体产业在极速5分快三迎来发展“元年”。

 

资料来源:

极速5分快三数字科技馆,第三代半导体材料 - 氮化镓半导体材料;

电子工程网《第三代半导体材料氮化镓(GaN)技术与优势详解》2016-09-17 作者安娜PARKER;

《碳化硅与氮化镓的优点与不足》作者:芯来厚道;

《从概念应用到收购事件,第三代宽禁带半导体所有猫腻都在这》SITRI产业研究;

《第三代宽禁带半导体材料及应用产业发展报告》源自CASA;

《第三代宽禁带半导体材料,是我国弯道超车的机会》2018-06-11电子发烧友网工程师;

《中科风控:第三代半导体材料——碳化硅(SiC)研究分析》2017-08-16新三板+

 

粉体圈 作者:曦析


相关内容:
0
 

点击加入粉体技术交流群粉体技术群
返回页顶