第三代半導體材料有哪些？

第三代半導體材料主要包括氮化鎵（GaN）、 碳化硅（SiC）、氧化鋅（ZnO）和氮化鋁（AlN）
等寬禁帶化合物。與硅（Si）材料相比，氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等第三代半導體材料具
有寬禁帶、高擊穿電壓、高載流子遷移率、高導熱率、高電子飽和速率等優點，在光電子器件、
電力電子器件、固態光源等領域有著廣泛的應用。目前，GaN 和 SiC 材料研究較為廣泛，發展zui
為迅速。
GaN 材料禁帶寬度達到了 3.4 eV，因其優異的性能成為高溫、高頻、大功率微波器件的首
選材料之一。20 世紀 90 年代以后，GaN 半導體材料以年均 30% 的增長率快速發展，成為了激
光器（LDs）及大功率 LED 的關鍵性材料，因為 GaN 禁帶寬度覆蓋了更廣闊的光譜范圍，使得
GaN 在高亮度 LED、激光器產品領域有了商業應用。并且，GaN 功率元件進入市場不久，有著
與 SiC 相似的性能優勢，以高功率 GaN 為例，具有更大的成本控制潛力和更大的輸出功率，成
為下一代功率元件的候選材料之一。
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SiC具有高熱導率，并且具有與GaN晶格失配小的優勢，非常適合用作新一代LED襯底材料、
大功率電力電子材料等。以 SiC 為代表的第三代半導體材料首先在 LED 半導體照明領域取得突
破，實現規模化應用。目前，SiC 器件生產成本持續降低，應用已得到普及，但是，因其使用中
存在低電壓部分，使得部分領域中仍舊以硅器件為主。可以肯定的是 SiC 功率器件市場將會持續
走高。

未來發展趨勢
隨著第三代半導體材料、器件及應用技術不斷取得突破，競爭力的第三代半導體光電
器件、電力電子器件和射頻功率器件產品進入市場，將興起一場以半導體超越照明技術、寬禁
帶節能電子技術、寬帶移動通訊硬件技術、先進雷達技術等為主要內容的半導體科技革命，引
發一場新的信息和能源技術革命，從而推動第三代半導體產業爆發性成長。我國目前正處于快
速夯實第三代半導體材料科技基礎的重要階段，加快第三代半導體材料、器件與應用技術開發
及其產業化仍然是未來 5-10 年我國發展第三代半導體材料產業的首要任務。未來發展趨勢主要
包括基礎研究及前沿技術方面、重大共性關鍵技術方面和典型應用示范方面。
在 典型應用示范方面，實現 SiC 電力電子材料、器件與模塊及在電力傳動和電力系統的應
用示范；半導體照明技術持續向更高光效、更低成本、更高可靠性、更高光品質的方向發展，
并逐步開始跨領域的交叉融合，形成更高技術含量與產品附加值，如與生物作用機理及面向健
康醫療和農業的系統集成技術與應用示范。
在基礎研究及前沿技術方面，研究大失配、強極化第三代半導體材料外延生長動力學以及
第三代半導體新結構材料和新功能器件。
在重大共性關鍵技術方面，研究面向新一代通用電源的 GaN 基電力電子技術，面向下一代
移動通信的 GaN 基射頻器件及系統應用技術，超高能效半導體光源核心材料、器件及全技術鏈
綠色制造技術，第三代半導體固態紫外光源與紫外探測材料與器件技術，以及用于第三代半導
體的襯底及同質外延、核心配套材料與關鍵裝備。

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