第四代半導(dǎo)體材料是指以金剛石(C)、氧化鎵(Ga2O3)、氮化鋁(AlN)以及銻化物(GaSb、InSb)為代表的超窄禁帶(UNBG)半導(dǎo)體材料。第四代半導(dǎo)體材料是新一代半導(dǎo)體材料,與其他半導(dǎo)體材料相比,第四代半導(dǎo)體材料具有體積小、能耗低、功能強(qiáng)、遷移率高等特點(diǎn),可用在探測(cè)器、光電器、激光器等器件中。
目前半導(dǎo)體材料已經(jīng)歷四代,包括第一代元素半導(dǎo)體材料(以硅、鍺為代表)、第二代化合物半導(dǎo)體材料(以砷化鎵、磷化銦為代表)、第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料(以碳化硅、氮化鎵、氧化鋅為代表)以及第四代超窄禁帶半導(dǎo)體材料。目前第三代半導(dǎo)體材料研究熱情較高,但隨著技術(shù)迭代,第四代半導(dǎo)體材料也備受市場(chǎng)關(guān)注。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《
2023-2027年中國(guó)第四代半導(dǎo)體材料行業(yè)市場(chǎng)行情監(jiān)測(cè)及未來(lái)發(fā)展前景研究報(bào)告》顯示,作為科技戰(zhàn)略必爭(zhēng)高地,目前全球各國(guó)企業(yè)都在積極布局第四代半導(dǎo)體材料市場(chǎng),在國(guó)內(nèi),從事第四代半導(dǎo)體材料研究和生產(chǎn)的企業(yè)和機(jī)構(gòu)有上海光機(jī)所、上海微系統(tǒng)所、南京大學(xué)、山東大學(xué)、新湖中寶、藍(lán)曉科技、南大光電、中鋼國(guó)際等。
氧化鎵是代表性第四代半導(dǎo)體材料之一,以氧化鎵材料所制備的功率器件具有更優(yōu)異的耐熱性、可靠性、靈敏度等,應(yīng)用范圍更為廣闊。氧化鎵制備工藝包括水合法、中和法、三段電解法、微波水熱法等,由于氧化鎵熔點(diǎn)高、不易分解,大尺寸產(chǎn)品制備難度較大。全球范圍內(nèi),日本Flosfia、日本NCT在氧化鎵材料及功率器件研究方面處于領(lǐng)先水平,相比之下,我國(guó)氧化鎵研究及生產(chǎn)較為滯后。
銻化鎵(GaSb)是銻化物半導(dǎo)體的一種,作為第四代半導(dǎo)體材料之一,銻化鎵具有電子遷移率高、功耗低等特點(diǎn),在光通信、紅外探測(cè)器、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。在全球范圍內(nèi),美國(guó)在銻化鎵研究和應(yīng)用方面處于領(lǐng)先水平,相關(guān)企業(yè)有美國(guó)元素、美國(guó)ALB Materials等。
新思界
行業(yè)分析人士表示,近年來(lái),得益于技術(shù)迭代,第四代半導(dǎo)體材料市場(chǎng)關(guān)注度日漸提升,全球布局企業(yè)數(shù)量不斷增加。在國(guó)際市場(chǎng)上,隨著研究不斷深入,第四代半導(dǎo)體材料研究已取得一定成果,但總體來(lái)看,目前第四代半導(dǎo)體材料仍處于產(chǎn)業(yè)化初期,距離規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用仍較遠(yuǎn)。