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純度和低介面態密度。
基於上面的原因,矽理所當然的成為鍺材料的替代品。】
江維想了想,戈登·蒂爾2003年已經去世了,補充道:
“半導體材料從60年代到2020年,發展分為三代。
60年代開始以矽為主導。
2000年左右以砷化鎵和磷化銦為代表,出現了第二代半導體材料。
砷化鎵技術發展最成熟,因其寬禁帶、直接帶隙和高電子遷移率的特點,適用於製作高速、高頻、大功率以及發光電子器件和通訊器件器件等。
砷化鎵主要應用領域為通訊,比如光纖通訊、衛星通訊、微波通訊等等。
但這兩種化合材料的原料稀缺,需透過合成形成,價格相對較高。
而且對環境危害性較大,使其難以被更廣泛應用,逐漸被第三代半導體材料取代。
2020年左右,氮化鎵和碳化矽成為成熟的第三代半導體材料,又稱寬禁帶半導體材料(禁頻寬度大於22ev)。
除此之外還有氧化鋅、金剛石、氮化鋁這些半導體材料的研究還處於起步階段。
氮化鎵、碳化矽能夠大幅提升電子器件的高壓、高頻、高功率的工作特性,在軍事、新能源、電動汽車等領域具有非常大的應用前景。
目前新的特斯拉已經採用了碳化矽材料的器件,2020年小米也推出了氮化鎵快速充電器。
在通訊方面,未來當5g標準頻率超過40ghz時,第二代材料砷化鎵將無法負荷,必須採用第三代的氮化鎵。
但單晶的氮化鎵價格很高,2英寸要2萬多塊,是同面積矽材料的數十倍。
所以,在實際的商業方案中通常採用矽作為“底襯”,在外延上生長氮化鎵來大幅度降低成本。
雖然這種方式在效能上與單晶氮化鎵有差距,但基本能滿足主流市場的需求。除非是軍工、航天、安防這種要求特殊的領域。
但總的來說矽還是半導體的主流材料,目前90以上的半導體產品是用矽基材料製作的。
未來十年,會朝矽和矽底襯化合物的方向,矽仍然是核心材料。”