前三代半导体的代表性材料及其主要性质和应用领域一览.docx

前三代半导体的代表性材料及其主要性质和应用领域一览1、前三代半导体的代表性材料半导体材料经历了几代的发展，目前已形成了三代半导 体材料。发展历程代表性材料主要特点应用领域第一代半导体材料硅(Si).错(Ge)产业微十分成熟，技术完备、成本 较低.硅(Si)主要应用于大规模集成电路中， 目前99%以上的集成电路和95%fi胖导 体器件都由Si材料制作；楮(Ge)主要应 用于低压、低频、中功率晶体及光电 探测器中.第二代半导体材料碑化钱(GaAs)、磷化锢(InP)在物理结构具有直接带隙的特点， 相对于Si材料具有更好的光电性 能，工作频率更高，耐高温、抗辐 射；GaAs、In创料资源较为稀 缺，价格昂贵且具有毒性，能污染 环境，InP甚至被认为是可癌 物质，具有一定的局限性.适用于制作高速、高频、大功率以及发 光电子器件、是制作高性能微波、亳米 波器件及发光器件的优良材料，广泛应 用于卫星通读移动通讯、光通信、GPS 导航等领域.第三代半导体材料氮化徐(GaN)、 碳化硅(SiC)具能够承受更高的电压、适合更高 频率，可实现更高的功率密度，并 具有耐高温，耐腐蚀、抗褐射、禁 带宽度大等特性.具备应用于光电器件、循波黯件和电子 电力器件的先天性能优势，广泛应用于 新能源汽车、消费电子、光伏、风电、 半导体照明、导弹和卫星等领域.第一代半导体材料的代表性材料为：硅(Si)、诸(Ge);第二代半导体材料的代表性材料为：碑化钱(GaAs)、磷 化锢(InP);第三代半导体材料的代表性材料为：氮化钱(GaN)、碳化 硅(SiC)。2、前三代半导体的主要特性第一代半导体材料：产业链十分成熟，技术完备、成本 较低；第二代半导体材料：在物理结构具有直接带隙的特点， 相对于Si材料具有更好的光电性能，工作频率更高，耐高温、 抗辐射;GaAs、InP材料资源较为稀缺，价格昂贵且具有毒性, 能污染环境，InP甚至被认为是可疑致癌物质，具有一定的局 限性；第三代半导体材料：具能够承受更高的电压、适合更高 频率，可实现更高的功率密度，并具有耐高温，耐腐蚀、抗辐 射、禁带宽度大等特性。（第三代化合物半导体迅速发展， GaN、SiC功率器件逐渐开始规模化应用。和传统的硅衬底相 比，第三代化合物半导体具有禁带宽度大、击穿电场强度高、 电子迁移率高、热导电率大、介质常数小和抗辐射能力强等特 点，所以，以第三代化合物半导为衬底制作的功率器件具有更 高的性能和效率。）三代半导体材料物理特性对比带隙(eV)熔点(K)绝缘击穿电场 (V/cm)饱和漂移速度 (cm/s)电子迁移率 (cm2/Vs)导热率(W/cmK)第Tt硅Si1.1216873.0* 10s1.0*10713501.5第二代Wt每 GaAs1.41511-第三代硅 SiC3.262826Z7w1062.2*10710004.9氮化镣GaN3.419733.5*1062.7*10790023、前三代半导体的应用领域第一代半导体材料：硅(Si)主要应用于大规模集成电路中, 目前99%以上的集成电路和95%的半导体器件都由Si材料制 作;诸(Ge)主要应用于低压、低频、中功率晶体管及光电探测 器中。第二代半导体材料：具备应用于光电器件、微波器件和 电子电力器件的先天性能优势，广泛应用于新能源汽车、消费 电子、光伏、风电、半导体照明、导弹和卫星等领域。