江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 科技 > >

「」剖析四种新的半导体材料特点和应用前景

材料可以说是电子信息产业金字塔最顶端的那个皇冠 ， 如果材料性能不好 ， 电子产品性能也不可能优秀 。电子材料从一代二代到如今第三代 ， 历经50多年发现 ， 第三代材料已经开始小面积应用 ， 未来的前景是广阔的 。本文笔者带大家认识一下这些新材料的特点 。
随着硅这种半导体材料的广泛应用 ， 人们开始关注更多的材料 ， 以便制成性价比更高的电子产品 ， 抢占市场 。第一代半导体材料主要是硅和锗等半导体材料 ， 目前仍是整个电子材料市场的主力 。随着技术的进步 ， 第二代半导体材料应运而生 ， 这一类材料是主要是砷化镓、Ge－Si以及玻璃半导体等组成 ， 目前也有一些实用的产品 。当前和未来最被看好的半导体材料是第三代半导体材料 ， 也叫宽禁带半导体材料 ， 这类材料的性质非常优越 ， 可以说集第一第二代材料优点 ， 是集大成者的材料 ， 尤其适合光电显示、军工和新能源汽车、卫星研究等 ， 是前景最广阔的一类材料 。随着市场对半导体器件微型化、导热性的高要求 ， 这类材料的市场需求暴涨 ， 适用于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件 。
「」剖析四种新的半导体材料特点和应用前景
文章图片

文章图片

碳化硅是最接近大规模商业化的第三代半导体材料
碳化硅又叫金刚砂 ， 是用石英砂、石油焦、木屑等原料通过电阻炉高温冶炼而成 。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物莫桑石 ， 在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中 ， 碳化硅为应用最广泛、最经济的一种 。
碳化硅是当前发展最成熟的宽禁带半导体材料 ， 世界各国对碳化硅的研究很重视 ， 美欧日等不仅从国家层面上制定了相应的研究规划 。碳化硅因具有很大的硬度而成为一种重要的磨料 ， 但其应用范围却超过一般的磨料 。它所具有的耐高温性、导热性而成为隧道窑或梭式窑的首选窑具材料之一 ， 它所具有的导电性使其成为一种重要的电加热元件等 。碳化硅材料还可应用于功能陶瓷、耐火材料、冶金原料等应用领域 。碳化硅器件的发展难题不是设计难题 ， 而是实现芯片结构的制作工艺 ， 如碳化硅晶片的微管缺陷密度、外延工艺效率低、掺杂工艺的特殊要求、配套材料的耐温等 。碳化硅生产的另一个问题是环保 ， 由于碳化硅在冶炼过程中会产生一氧化碳、二氧化硫等有害气体 ， 同时粉尘颗粒如果处理不当 ， 污染非常严重 。
「」剖析四种新的半导体材料特点和应用前景
文章图片

文章图片

氮化镓在电子上的应用与难点
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 ， 可以用在高功率、高速的光电元件中 ， 如氮化镓可以用在紫光的激光二极管 ， 可以在不使用非线性半导体泵浦固体激光器的条件下 ， 产生紫光的激光 。氮化镓是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料 ， 在光电子、激光器、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景 。氮化镓材料的发展难题有三个 ， 一是如何获得高质量、大尺寸的氮化硅的籽晶 ， 直接采用氨热方法培育一个两英寸的籽晶需要几年时间；二是对于氮化镓材料 ， 长期以来由于衬底单晶没有解决 ， 异质外延缺陷密度相当高 ， 因为氮化镓极性太大 ， 难以通过高掺杂来获得较好的金属半导体欧姆接触 ， 工艺制造较复杂；三是氮化镓产业链尚未完全形成 。
由于天然含量甚少 ， 碳化硅主要多为人造 ， 常见的方法是将石英砂与焦炭混合 ， 利用其中的二氧化硅和石油焦 ， 加入食盐和木屑 ， 置入电炉中 ， 加热到2000°C左右高温 ， 经过各种化学工艺流程后得到碳化硅微粉 。法国和瑞士科学家首次使用氮化镓成功制造出了性能优异的高电子迁徙率晶体管 。据笔者获悉 ， 珠海一家公司拥有8英寸硅基氮化镓量产生产线 ， 这是中国首条实现量产的8英寸硅基氮化镓生产线 。当前氮化镓的工艺制造难题是薄膜冷却时受热错配应力的驱动下 ， 容易发生破裂或翘曲 ， 成为硅基氮化镓大英寸化的主要障碍 。


推荐阅读


上一篇：【】初创企业如何在“危”中找“机”？听听红杉资本等创投机构怎么说

下一篇：『』OPPO Reno4工信部入网信息曝光：后置三摄、765G、65W快充