第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料,如砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb);三元化合物半导体,如GaAsAl、GaAsP;还有一些固溶体半导体,如Ge-Si、GaAs-GaP;玻璃半导体(又称非晶态半导体),如非晶硅、玻璃态氧化物半导体;有机半导体,如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。
第三代半导体材料主要以碳化硅(SiC)
、氮化镓(
GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带半导体材料。
和第一代、第二代半导体材料相比,第三代半导体材料具有宽的禁带宽度,高的击穿电场、高的热导率、高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力,因而更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件,通常又被称为宽禁带半导体材料(禁带宽度大于2.2ev),也称为高温半导体材料。
半导体材料的各项特征不包括:导电性。半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间,如硅、锗、硒等,它们的电阻率通常在之间。
第一代半导体主要有硅和锗,由于硅的自然储量大、制备工艺简单,硅成为制造半导体产品的主要原材料,广泛应用于集成电路等低压、低频、低功率场景。但是,第一代半导体材料难以满足高功率及高频器件需求。
砷化镓是第二代半导体材料的代表,较高的电子迁移率使其应用于光电子和微电子领域,是制作半导体发光二极管和通信器件的核心材料。但砷化镓材料的禁带宽度较小、击穿电场低且具有毒性,无法在高温、高频、高功率器件领域推广。
第三代半导体材料以碳化硅、氮化镓为代表,与前两代半导体材料相比最大的优势是较宽的禁带宽度,保证了其可击穿更高的电场强度,适合制备耐高压、高频的功率器件,是电动汽车、5G 基站、卫星等新兴领域的理想材料。
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