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CMIC:几种主要半导体材料的应用与发展现状
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发布时间:2015-03-03 16:40:37   来源:CMIC   作者:CMIC

    【CMIC讯】20世纪中期,单晶硅和半导体晶体管的发明及硅集成电路的研制成功,引发了电子工业革命;20世纪70年代初,石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明,促进了光纤通信技术的跨越式发展并逐步形成高新技术产业……随着科技发展,半导体材料越来越多,其在各行业中的应用,深刻地改变着人们的生活方式。那么,现阶段几种主要半导体材料的发展现状与趋势是怎样的呢?
 
    硅材料。硅材料可算半导体中应用最为广泛的一类材料,目前直径为8英寸的Si单晶已经实现大规模工业生产,基于直径为12英寸硅片的集成电路技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前,直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功,下一目标是更大尺寸的片材。
 
    GaAs和InP单晶材料。这种材料可以提高器件和电路的速度以及解决由于集成度的提高带来的功耗增加问题。其优势颇多:一是发光效率比较高;二是电子迁移率高,适合于制作超高速、超高频、低噪音的电路;三是可以实现光电集成,大大提高电路的功能和运算速度。目前,基于GaAs和InP的超晶格、量子阱材料已经发展得很成熟,广泛应用于光通信、移动通讯、微波通讯领域。
 
    宽带隙半导体材料。氮化镓、碳化硅和氧化锌等均属于宽带隙半导体材料,因其禁带宽度都在3个电子伏以上,在室温下不可能将价带电子激发到导带,适用于航空航天等高温恶劣环境中。例如,如果用碳化硅的高功率发射器件,体积至少可以减少几十到上百倍,寿命亦大大增加,因此,高温宽带隙半导体材料是非常重要的新型半导体材料。目前该材料在研究中的瓶颈在于材料极难生长,或者长出来的材料缺陷很多,各国科学家们都在着力解决这个问题。
 
    低维半导体材料。事实上,这里所讲的低维半导体材料即纳米材料。目前,低维半导体材料生长与制备主要集中在几个比较成熟的材料体系,如GaAlAs/GaAs,In(Ga)As/GaAs,GeSi/Si等,并在纳米微电子和光电子研制方面取得了重大进展。
 
    CMIC认为,对于不同半导体材料,应采取不同的发展策略。如我国GaAs、InP等单晶材料同国外的主要差距在于拉晶和晶片加工设备落后,生产能力缺乏竞争性,这就需要国家层面统一组织与领导,建立我国自己的研究、开发和生产联合体;而对于超晶格、量子阱材料,则应以三基色材料和光通信材料为主攻方向,兼顾新一代微电子器件和电路的需求。

责任编辑:Lily

 
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