宽禁带半导体材料与器件,郝跃,科学出版社

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划宽禁带半导体材料与器件,郝跃,科学出版社　　宽禁带半导体材料与工艺　　宽禁带半导体的概念和发展　　宽禁带半导体是自第一代元素半导体材料和第二代化合物半导体材料之后发展起来的第三代半导体材料。这类材料主要包括SiC、C-BN、GaNAlN、ZnSe以及金刚石等。　　第二代半导体GaAs与Si相比除了禁带宽度增大外，其电子迁移率与电子饱和速度分别是Si的6倍和2倍，因此其器件更适合高频工作。GaAs场效应管器件还具有噪声低、效率

2、高和线性度好的特点但相比第三代半导体GaN和SiC，它的热导率和击穿电场都不高，因此它的功率特性方面的表现不足。为了满足无线通信、雷达等应用对高频率、宽禁带、高效率、大功率器件的需要从二十世纪九十年代初开始，化合物半导体电子器件的研究重心开始转向宽禁带半导体。我们一般把禁带宽度大于2eV的半导体称为宽禁带半导体。宽禁带半导体材料具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等特点，在高温、高频、大功率、光电子及抗辐射等方面具有巨大的应用潜力。　　主要的宽禁带半导体材料目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保

3、行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　近年来，发展较好的宽禁带半导体材料主要是SiC和GaN，其中SiC的发展更早一些，碳化硅、氮化镓、硅以及砷化镓的一些参数如下图所示：　　图1-1半导体材料的重要参数　　如上图所示，SiC和GaN的禁带宽度远大于Si和GaAs，相应的本征载流子浓度小于硅和砷化镓，宽禁带半导体的最高工作温度要高于第一、第二代半导体材料。击穿场强和饱和热导率也远大于硅和砷化

4、镓。　　SiC材料　　纯碳化硅是无色透明的晶体。工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同，而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色，透明度随其纯度不同而异。碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的α-SiC和立方体的β-SiC是极好的脱氧剂，用它可加快炼钢速度，并便于控制化学成分，提　　高钢的质量。此外，碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。　　碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为级，仅次于世界上最硬的金刚石，具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。　　GaN材料目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并

5、确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　GaN是一种极稳定，坚硬的高熔点材料，熔点约为1700℃。GaN具有高的电离度，在Ⅲ—Ⅴ族化合物中是最高的。在大气压下，GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。它在一个晶胞中有4个原子。因为其硬度高，又可以作为良好的涂层保护材料。　　在室温下，GaN不溶于水、酸和碱，而在热的碱溶液中溶解速度又非常缓慢。但是NaOH、H2SO4和H3PO4能较快地腐蚀质量差的GaN，这种方法可以用来检测质量不高的GaN晶

6、体。GaN在HCL或H2气氛高温下呈现不稳定特性，而在N2气下最为稳定。GaN基材料是直接跃迁型半导体材料,具有优良的光学性能,可作出高效率的发光器件,GaN基LED的发光波长范围可从紫外到绿色光　　Ⅲ族氮化物主要包括GaN、ALN、InN、ALInN、GaInN、ALInN和ALGaInN等，其禁带宽度覆盖了红、黄、绿、蓝、紫和紫外光谱范围。GaN是Ⅲ族氮化物中的基本材料，也是目前研究最多的Ⅲ族氮化物材料。GaN的电学性质是决定器件性能的主要因素。目前GaN的电子室温迁移率可以达到900cm2。GaN材料所具有的禁带宽度大、击穿电场

7、高、电子饱和速度高是制作高温、大功率器件的最佳材料。　　氮化物半导体材料存在六方纤锌矿和立方闪锌矿两种不同的晶体结构，如氮化镓的结构下图所示：　　图2-2氮化镓的结构　　晶体结构的形成主要由晶体的离子性决定，氮化物的离子性强，所以纤锌　　矿是氮化镓的常见结构，闪锌矿结构是亚稳态结构。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　GaN材料系列

8、具有低的热产生率和高的击穿电场，是研制高温大功率电子器件和高频微波器件的重要材料。目前，随着MBE技术在GaN材料应用中的进展和关键薄膜生长技术的突破，成功地生长出了GaN多种异质结构。用GaN材料制备出了金属场效应晶体