第一情报 ---材料工业

2013年半导体材料发展动向(二)

供稿人:卞志昕  供稿时间:2015-8-26   关键字:半导体材料  发展动向  

继硅引导的第一代半导体和砷化镓引导的第二代半导体后,以碳化硅、氮化镓、氧化锌、金刚石、氮化铝为代表的第三代半导体材料闪亮登场并逐步发展壮大。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,高的击穿电场、高的热导率、高的电子饱和速率和更高的抗辐射能力,因而更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。此外,第三代半导体材料由于具有发光效率高、频率高等特点,因而在一些蓝、绿、紫光的发光二极管、半导体激光器等方面有着广泛的应用。从目前第三代半导体材料和器件的研究来看,较为成熟的是碳化硅SiC和GaN半导体材料,而ZnO、金刚石和AlN等宽禁带半导体材料的研究尚属起步阶段。

2013年5月9日,美国奥巴马政府宣布成立3个新的国家制造业创新学院,分别是“数字化制造和设计创新(DMDI)”学院、“轻量制造和现代金属制造创新(LM3I)”学院及能源部领导的“清洁能源制造创新学院”。美国能源部网站显示,“清洁能源制造创新学院”将重点聚焦“宽禁带(WBG)半导体电力电子器件”技术的研究和发展,认为该技术将广泛应用于多个行业和市场,具备变革性的突破力量,将其上升到国家战略的高度,可确保美国在这一领域的优势地位。美国能源部对于宽禁带半导体的发展目标为:体积更小、速度更快、效率更高。具体包括:实现较高的功率转换及照明效率;提升在高电压及高温下的运作能力;达到更高的频率。

同美国等国家相比,我国宽禁带半导体技术亟待突破。不过令人欣喜的是,国家层面已经在一定程度上认识到了相关技术对节能减排、信息技术和国防军工等产业的价值,不断投入科研经费,鼓励相关单位进行技术研究,以求早日实现产业化方面的突破。在半导体照明方面,我国的GaN基LED技术研发已接近国际先进水平。通过半导体照明技术的发展和普及,以及第三代半导体功率器件的研发和应用,到2020年,中国预计可实现年节电6000亿kWh。


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