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这句话的错误在于:硅本来就是半导体材料,不用再制作半导体材料,应该说“可用于制作半导体芯片或半导体器件”。单质硅是比较活泼的一种非金属元素,它能和96种稳定元素中的64种元素形成化合物。硅的主要用途是取决于它的半导性。硅材料是当前最重要的半导材料。世界年产量约为3×10^6kg。带有金属光泽的灰黑色固体、硬度大、有脆性、常温下
化学性质不活泼。晶体硅为钢灰色,无定形硅为黑色,密度2.4g/cm3,熔点1420℃,沸点2355℃,晶体硅属于原子晶体,硬而有光泽,有半导体性质。硅的结构与金刚石类似,是正四面体结构。硅的化学性质比较活泼,在高温下能与氧气等多种元素化合,不溶于水、硝酸和盐酸,溶于氢氟酸和碱液,用于造制合金如硅铁、硅钢等,单晶硅是一种重要的半导体材料,用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。硅在自然界分布极广,地壳中约含27.6%,主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。地壳中,硅的含量在所有元素中含量仅次于氧,居第二。
结晶型的硅是暗黑蓝色的,很脆,是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下,除氟化氢以外,很难与其他物质发生反应。
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