第三代半导体材料有哪些？

第三代半导体材料主要包括氮化镓（GaN）、 碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO）和氮化铝（AlN）
等宽禁带化合物。与硅（Si）材料相比，氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）等第三代半导体材料具
有宽禁带、高击穿电压、高载流子迁移率、高导热率、高电子饱和速率等优点，在光电子器件、
电力电子器件、固态光源等领域有着广泛的应用。目前，GaN 和 SiC 材料研究较为广泛，发展zui
为迅速。
GaN 材料禁带宽度达到了 3.4 eV，因其优异的性能成为高温、高频、大功率微波器件的首
选材料之一。20 世纪 90 年代以后，GaN 半导体材料以年均 30% 的增长率快速发展，成为了激
光器（LDs）及大功率 LED 的关键性材料，因为 GaN 禁带宽度覆盖了更广阔的光谱范围，使得
GaN 在高亮度 LED、激光器产品领域有了商业应用。并且，GaN 功率元件进入市场不久，有着
与 SiC 相似的性能优势，以高功率 GaN 为例，具有更大的成本控制潜力和更大的输出功率，成
为下一代功率元件的候选材料之一。
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SiC具有高热导率，并且具有与GaN晶格失配小的优势，非常适合用作新一代LED衬底材料、
大功率电力电子材料等。以 SiC 为代表的第三代半导体材料首先在 LED 半导体照明领域取得突
破，实现规模化应用。目前，SiC 器件生产成本持续降低，应用已得到普及，但是，因其使用中
存在低电压部分，使得部分领域中仍旧以硅器件为主。可以肯定的是 SiC 功率器件市场将会持续
走高。

未来发展趋势
随着第三代半导体材料、器件及应用技术不断取得突破，竞争力的第三代半导体光电
器件、电力电子器件和射频功率器件产品进入市场，将兴起一场以半导体超越照明技术、宽禁
带节能电子技术、宽带移动通讯硬件技术、先进雷达技术等为主要内容的半导体科技革命，引
发一场新的信息和能源技术革命，从而推动第三代半导体产业爆发性成长。我国目前正处于快
速夯实第三代半导体材料科技基础的重要阶段，加快第三代半导体材料、器件与应用技术开发
及其产业化仍然是未来 5-10 年我国发展第三代半导体材料产业的首要任务。未来发展趋势主要
包括基础研究及前沿技术方面、重大共性关键技术方面和典型应用示范方面。
在 典型应用示范方面，实现 SiC 电力电子材料、器件与模块及在电力传动和电力系统的应
用示范；半导体照明技术持续向更高光效、更低成本、更高可靠性、更高光品质的方向发展，
并逐步开始跨领域的交叉融合，形成更高技术含量与产品附加值，如与生物作用机理及面向健
康医疗和农业的系统集成技术与应用示范。
在基础研究及前沿技术方面，研究大失配、强极化第三代半导体材料外延生长动力学以及
第三代半导体新结构材料和新功能器件。
在重大共性关键技术方面，研究面向新一代通用电源的 GaN 基电力电子技术，面向下一代
移动通信的 GaN 基射频器件及系统应用技术，超高能效半导体光源核心材料、器件及全技术链
绿色制造技术，第三代半导体固态紫外光源与紫外探测材料与器件技术，以及用于第三代半导
体的衬底及同质外延、核心配套材料与关键装备。

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