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我们追过的三代半导体材料

作者:宜兴市普利泰电子材料有限公司   日期:2019-12-12   信息来源:www.yxplt.cn   点击量:20782 

从20世纪60年代开始,这个时代就被打上了“硅时代”的烙印。直至今天,硅仍然独霸着这个时代,虽然材料科学家们爱将21世纪称为新材料时代,但毕竟还属于自high。不过,在这几十年里半导体材料体系里涌现了很多佼佼者。为了方便叙述,我们按照现在(尤其是国内)存在对半导体材料分成三代的说法来展开。

代:元素半导体

最开始应用的是锗、硅、硒、硼、碲、锑这类由单一元素制作的半导体材料。一开始,人们找到的并不是硅。20世纪50年代,锗在半导体行业中占主要地位。不过锗的缺陷太多,宝座很快被硅拉下马。历经60年的发展,丰富的资源、优质的特性、日趋完美的工艺,让硅成为了当前电子工业中应用最多的半导体材料。


据统计,目前95%的半导体器件,99%的集成电路由硅制造。虽然后起之秀层出不穷,但硅以综合性能更优 稳坐半导体材料 把交椅。

第二代:化合物半导体 

化合物半导体主要是由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料,如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、锑化铟(InSb)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、硫化镉(CdS)等。其中砷化镓是半导体材料中的第二把交椅,是继硅之后应用最广泛的半导体材料。GaAs是一种直接带隙的半导体材料(硅是间接带隙),导带底和价带顶在K空间的同一位置,电子跃迁只需吸收能量,所以能量可以几乎全部以光的形式放出,意味着发光效率很高。并且GaAs还具有禁带宽度宽、电子迁移率高的优点,所以在光电子器件、光电集成方面具有优势。

第三代:宽禁带半导体

禁带宽度大约或者等于3.2eV的半导体被称为宽禁带半导体材料。这个体系有碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、金刚石等材料。其中以SiC、GaN更具 代表性。宽禁带半导体的兴起,是部分电子器件领域发生了新的变化。这些电子领域要求半导体器件耐几百度高温、高频、大功率、抗辐照、抗腐蚀。而宽禁带半导体具备这种潜能。在宽禁带中,SiC的技术最成熟,GaN的应用最广泛。


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