第三代半导体材料有哪些?

第三代半导体材料有哪些?,第1张

碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)。

1、碳化硅(SiC)

碳化硅,化学式SiC,俗称金刚砂,宝石名称钻髓,为硅与碳相键结而成的陶瓷状化合物,碳化硅在大自然以莫桑石这种稀罕的矿物的形式存在。自1893年起碳化硅粉末被大量用作磨料。

2、氮化镓(GaN)

氮化镓是氮和镓的化合物,是一种III族和V族的直接能隙的半导体,自1990年起常用在发光二极管中。

此化合物结构类似纤锌矿,硬度很高。氮化镓的能隙很宽,为3.4电子伏特,可以用在高功率、高速的光电元件中,例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的条件下,产生紫光激光。

3、氧化锌(ZnO)

氧化锌是锌的氧化物,难溶于水,可溶于酸和强碱。它是白色固体,故又称锌白。它能通过燃烧锌或焙烧闪锌矿取得。在自然中,氧化锌是矿物红锌矿的主要成分。人造氧化锌有两种制造方法:由纯锌氧化或烘烧锌矿石而成。

4、金刚石

金刚石(diamond),俗称“金刚钻”,它是一种由碳元素组成的矿物,是石墨的同素异形体,化学式为C,也是常见的钻石的原身。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。

金刚石的用途非常广泛,例如:工艺品、工业中的切割工具,也是一种贵重宝石。

5、氮化铝(AlN)

氮化铝是铝的氮化物。纤锌矿状态的氮化铝是一种宽带隙的半导体材料。故也是可应用于深紫外线光电子学的半导体物料。

第三代半导体材料以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石(C)为代表,我国从1995年开始涉足第三代半导体材料的研究。其中,碳化硅凭借其耐高压、耐高温、低能量损耗等特性被认为是5G通信晶片中最理想的衬底,氮化镓则凭借其高临界磁场、高电子迁移率的特点被认为是超高频器件的绝佳选择。需要说明的是,第三代半导体与第一代、第二代半导体之间并不是相互替代的关系。它们适用于不同的领域,应用范围有所交叉,但不是完全等同。第三代半导体有其擅长的领域,在特定的“舒适区”内性能确实是优于硅、锗等传统半导体材料,但在“舒适圈”之外,硅仍然占据王者地位


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