GaN基半导体新热点_从半导体照明到功率电子器件_沈波

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------GaN基半导体新热点_从半导体照明到功率电子器件_沈波３卷　第１期　第１１５年２月０２光学与光电技术Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．１　，Ｆｅｂｒｕａｒ２０１５（）文章编号：３３９００００５２２２０１５０１９１６７－－－从半导体照明到功率电子器件ＧａＮ基半导体新热点：沈　波（北京大学宽禁带半导体研究中心人工微结构和介观物理国家重点实验室，

2、北京１８７１）００摘要　Ⅲ族氮化物（又称Ｇ宽禁带半导体属于新兴的第三代半导体体系，在短波长光电子ａＮ基）器件和功率电子器件领域具有重大应用价值。过去１以蓝光和白光Ｌ０多年，ＥＤ为核心的半导体照明技术和产业飞速发展，形成了对国家经济和人民生活产生显著影响的高技术产业。近年形成了新的研发和产业化热点。首来ＧａＮ基功率电子器件受到了学术界和产业界的高度重视，先介绍了半导体照明技术和产业的发展历程和现状，分析了当前ＧＥＤ芯片技术面临的ａＮ基Ｌ关键科学和技术问题；然后重点介绍了ＧａＮ基微波功率器件和电力电子器件的发展历程和动

3、态，包括微波功率器件已经取得的突破性进展和产业化现状，电力电子器件相对ＳＣ同类ｉ和Ｓｉ器件的优势和劣势，并对ＧａＮ基功率电子器件当前面临的关键科学和技术挑——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------战进行了较详细的分析。关键词　半导体；禁带；半导体照明；功率电子器件＋中图分类号　ＴＵ４　　文献标

4、识码　Ａ１３．６１１　引　言以ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及其三元或四元合金组成的Ⅲ族氮化物宽禁带半导体材料具有全组分帯隙、全组分直接带隙、可调（强极化、耐３～６．２ｅＶ）０．６高温、抗辐照、可实现低维量子结构等特性，而且是唯一一种波长覆盖了紫外到红外波段的半导体材料体系，因此得到了广泛的关注和研究。经过不懈／的努力，基于低ＩａＮＧａＮ基量子阱ｎ组分的ＩｎＧ材料制备出了蓝绿光Ｌ并成功实现了产业化，ＥＤ，在固态照明和平板显示等应用领域正深刻地改变着人们的生活方式。另外，基于低Ａｌ组分的Ａｌ－／ＧａＮＧａＮ异质结材料制备的高

5、功率电子迁移率在Ｘ波段雷达以及民用通信晶体管器件（ＨＥＭＴ）方面有着重大应用，正在深刻地影响着国家安全形势和世界战略格局。体照明的概念，开始了从传统的照明方式向着更高效的照明方式的革新。此后，围绕如何获得更高发光效率和输出功率的Ｌ并ＥＤ进行了大量的研究，大功率Ｌ取得了显著的成果。２２年４月，０１ＥＤ获得新的实验室记录，ｅ公司采用了ＳＣｒｅｉＣ衬底技／Ｗ，术，光效达到２色温４ｍ４０８Ｋ。在国内，５４ｌ　白光封装接近国际先进水平，ＬＥＤ产业化光效达／Ｗ。随着Ｌ到１ｍＥＤ发光效率等————————————————————

6、——————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------特性的不断３０ｌ提高，其在照明、背光、特种显示方面有着更广泛的应用，并带动了从上游的材料生长和芯片制作、中游封装及模组、下游照明系统及显示的一个庞大的产业链，进而推动了照明及显示技术革命性变化，如图１所示。近年来，国内外ＬＥＤ半导体照明产业发展很全球Ｇ快。２１年，ａＮ基ＬＥＤ市场销售为１０１

7、２５较２其中亿美元，０年的１１３亿美元增长９．０１８％，照明市场从１增长率为２亿美元增长到１８亿美元，预计２０１５年全球高亮Ｌ４４％，ＥＤ市场规模１５３亿美元。高功率照明和超高功率照明的市场不断扩大，市场前景比较好。在国内，ＬＥＤ照明市场也是稳步发展，从２０年的４６０亿美元发展到２２年０１０１的６４５亿美元。２　ＧＥＤ和半导体照明ａＮ基Ｌ１９８９年日本Ｎｈｉａ公司中村修二研制出世界ｉｃ上第一只Ｇ９９１年开始商业化生ａＮ基蓝光ＬＥＤ，１产。１４年该公司通过蓝光激发黄光荧光粉的方９９法，推出了世界上第一只白光Ｌ并提出了

8、半导ＥＤ，收稿日期　２１１１００１４－－）基金项目　国家９资助项目７３计划（２０１２ＣＢ６１９３００１０光学与光电技术第１３——————————————————————————————————————--------------------------------------------------------------------------------