宽禁带材料.tmp

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1、-电子工业专用设备·材料加工与设备·宽禁带半导体材料技术李宝珠(中国电子科技集团公司第四十六研究所，天津300220)摘要：宽禁带半导体材料是一种新型材料，具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率高等特点，非常适合于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成电子器件；利用其特有的禁带宽度，还可以制作蓝光、绿光、紫外光器件和光探测器件，能够适应更为苛刻的生存和工作环境。在宽禁带半导体材料中，具有代表性的是碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氮化铝(A1N)、金刚石以及氧化锌(ZnO)，综合叙述了这些材料的特性、发展现状和趋势；并介绍了SiC、GaN、ZnO材料的应用情况和代表性器件的

2、研究进展。关键词：宽禁带；半导体；材料；研究进展中图分类号：TN304．05文献标识码：A文章编号：1004．4507(2010)08—0005．06InvestigationonWideBandgapSemiconductorMaterialLIBaozhu(The46thResearchInstitute，CETC，TianJin300220，China)Abstract：Widebandgapsemiconductormaterial1Sakindofnewmaterials，whicharesuitablefortheproductionofanti—radia

3、tion，high—frequency，highpowerandhigh-densityintegrationofelectronicde—vices，duetowide—bandgap，highbreakdownelectricfieldandhighthermalconductivity．Theblue，greenandUVlightemitteroropticaldetectormadeofWBGcanadapttoamorehostileenvironment．SiC，GaN，A1N，diamondandZnOarerepresentativeofWBG．Int

4、hispaper，thecharacteristicsandap—plicationofthesematerialsweredescribed，thedevelopmentstatuswasrepresentedandthedevelop-menttrendwaspredicted．Keywords：Widebandgap；Semiconductor；Material；Researchprogress半导体材料种类繁多，分类方法各不相同，一(GaN)、氮化铝(A1N)、氧化锌(ZnO)、金刚石为代表般将以硅(si)、锗(Ge)等为代表的元素半导体材料的宽禁带半导体材料称

5、为第三代半导体材料【】J。称为第一代半导体材料；以砷化镓(GaAs)、磷化铟以硅材料为代表的第一代半导体材料的发展(Ine)、磷化镓(GAP)等为代表的化合物半导体材料是从20世纪50年代开始，它取代了笨重的电子称为第二代半导体材料；以碳化硅(SiC)、氮化镓管，导致了以集成电路为核心的微电子工业的发展收稿日期：2010．07．15皿圈匝圃(总第187期)④电字工业毫用设备■·材料加工与设备·和整个IT产业的飞跃，广泛应用于信息处理和自碳原子对密排结构，既可以看成硅原子密排，碳原动控制等领域【2j。予占其四面体空位；又可看成碳原子密排，硅占碳20世纪90年代以来，随着移

6、动无限通信的飞的四面体空位。对于碳化硅密排结构，由单向密排速发展和以光纤通信为基础的信息高速公路和互方式的不同产生各种不同的晶型，业已发现约200联网的兴起，第二代半导体材料开始兴起。由于其种嘲。目前最常见应用最广泛的是4H和6H晶型。具有电子迁移率高、电子饱和漂移速度高等特点，4H—SiC特别适用于微电子领域，用于制备高频、高适于制备高速和超高速半导体器件，目前基本占领温、大功率器件；6H．SiC特别适用于光电子领域，手机制造器件市场[3]。实现伞彩显示。当前，电子器件的使用条件越来越恶劣，要适第一代、第二代半导体材料和器件在发展过程应高频、大功率、耐高温、抗辐照等特

7、殊环境。为了中已经遇到或将要遇到以下重大挑战和需求[9,10】：满足未来电子器件需求，必须采用新的材料，以便(1)突破功率器件工作温度极限，实现不冷却最大限度地提高电子元器件的内在性能。近年来，可工作在300℃～600℃高温电子系统。新发展起来了第三代半导体材料一宽禁带半导体(2)必须突破硅功率器件的极限，提高功率和材料，该类材料具有热导率高、电子饱和速度高、击效率，从而提高武器装备功率电子系统的性能。穿电压高、介电常数低等特点_4_，这就从理论～保证(3)必须突破GaAs功率器件的极限，在微波频了其较宽的适用范围。目前，由其制作的器件工