中國粉體網(wǎng)訊 按照推出時間早晚劃分，半導(dǎo)體材料目前已經(jīng)劃分到了第三代。
第一代是從集成電路發(fā)明開始，最先晶體管是鍺材料，后面發(fā)展成硅材料。第二代半導(dǎo)體材料是20世紀(jì)八九十年代推出的砷化鎵和1990年后才開始真正用到了產(chǎn)業(yè)上的磷化銦材料。
2000年以后，主要是第三代半導(dǎo)體材料，以氮化鎵和碳化硅為主。2005年以后開始出現(xiàn)超寬禁帶半導(dǎo)體，上圖橫軸為材料引入時間，縱軸為材料的禁帶寬度，禁帶寬度在4eV以上的材料稱為超寬禁帶，包括目前比較典型的氧化鎵、金剛石和氮化鋁。
氮化鋁半導(dǎo)體材料及應(yīng)用
AlN材料具有很高的直接帶隙(6.2eV)，是重要的藍(lán)光和紫外發(fā)光材料；AlN介電常數(shù)小，具有良好熱導(dǎo)率、高電阻率和擊穿場強。
4種超寬禁帶半導(dǎo)體材料性能
1、主要應(yīng)用方向
（1）AlN作為重要的藍(lán)光和紫外發(fā)光材料，應(yīng)用于紫外/深紫外發(fā)光二極管、紫外激光二極管以及紫外探測器等。此外，AlN可以和III族氮化物如GaN和InN形成連續(xù)的固溶體，其三元或四元合金可以實現(xiàn)其帶隙從可見波段到深紫外波段的連續(xù)可調(diào)，使其成為重要的高性能發(fā)光材料。
（3）AlN晶體做高鋁（Al）組份的AlGaN外延材料襯底還可以有效降低氮化物外延層中的缺陷密度，極大地提高氮化物半導(dǎo)體器件的性能和使用壽命。基于AlGaN的高質(zhì)量日盲探測器已經(jīng)獲得成功應(yīng)用。
（4）AlN具有很高的非線性光學(xué)系數(shù)，可應(yīng)用于二次諧波發(fā)射器。
2、研究熱點
圍繞其廣泛的應(yīng)用方向，國際上對AlN研究的熱點主要包括以下幾個方面:
（1）AlN外延及制備技術(shù)；
（2）AlN基器件襯底技術(shù)；
（3）AlN接觸和摻雜層技術(shù)；
（4）深紫外(DUV)電子器件應(yīng)用的AlN功能層特性；
（5）AlN深紫外LED和傳感器技術(shù)；
（6）AlN深紫外激光器及其應(yīng)用；
（7）使用AlN材料的電子器件技術(shù)(HEMT、功率器件和高頻器件)；
（8）AlN材料的新應(yīng)用(壓電器件、太赫茲器件、高溫電子器件等)。
比碳化硅更高級？
粉體網(wǎng)編輯認(rèn)為，將氮化鋁與碳化硅放在一起比較意義不是很大。我們首先應(yīng)該知道，半導(dǎo)體的“代”不是替代關(guān)系，而是同時存在的關(guān)系，各自應(yīng)用范圍不同。比如CPU芯片，可能會一直使用第一代半導(dǎo)體材料。所謂第一代、第二代、第三代半導(dǎo)體，都是指的半導(dǎo)體材料，分別應(yīng)用于不同的產(chǎn)品和場景。而當(dāng)前最廣泛用于高電壓、大功率的射頻設(shè)備半導(dǎo)體材料仍是碳化硅。
來源：超寬禁帶半導(dǎo)體材料——氮化鋁單晶.人工晶體學(xué)報
盡管氮化鋁作為超寬禁帶半導(dǎo)體材料在某些方面如超高壓電力電子器件、射頻電子發(fā)射器、深紫外光電探測器、量子通信和極端環(huán)境應(yīng)用等領(lǐng)域的應(yīng)用要優(yōu)于碳化硅，但只是應(yīng)用領(lǐng)域不同而已，難以說是取代與被取代的關(guān)系。
AlN單晶的制備方法
AlN單晶的制備方法主要包括分子束外延(MBE)、氫化物氣相外延(HVPE)、金屬有機化合物氣相淀積(MOCVD)和物理氣相傳輸(PVT)法等。其中HVPE、MOCVD和MBE法多用來制備薄膜，HVPE生長速度快(100μm/h)，幾乎是MOCVD和MBE法的100倍，適合制作較厚的AlN薄膜。
AlN在器件中的應(yīng)用
AlN主要用于微波毫米波器件、SAW器件、紫外/深紫外LED以及電力電子器件。其中AlN紫外LED的輸出功率已達到實用化需求，紫外/深紫外探測器仍在研制階段，中功率吉赫茲級通信用HEMT和SAW/體聲波(BAW)壓電器件正步入實用化階段。此外，AlN大功率電力電子器件進入快速發(fā)展期，新型AlN器件如MEMS器件、太赫茲器件、高溫器件等處于不斷探索和開發(fā)中。
參考來源：
[1]何君等.超寬禁帶AlN材料及其器件應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
[2]李軍男等.超寬禁帶半導(dǎo)體材料的機遇與挑戰(zhàn)
[3]郝躍.寬禁帶與超寬禁帶半導(dǎo)體器件新進展
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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