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第三代宽禁半导体材料GaN （氮化镓）研究分析
目录contents
一、5G应用的关键材料
（一）认识第三代半导体材料
1、半导体材料的由来
2、第一代半导体材料
3、第二代半导体材料
4、第三代半导体材料（二）第三代半导体材料的特点
1、碳化硅（SiC）
2、氮化镓（GaN）
二、氮化镓（GaN）
（一）GaN技术的发展历史（二）GaN的优点
1、GaN 在电力电子领域：高效率、低损耗与高频率
2、GaN 在微波射频领域：高效率、大带宽与高功率
3、与第二代半导体材料GaAs更具优势
三、GaN市场
（一）市场空间
1、0~900V的低压市场空间宏大
2、GaN RF 市场即将大放异彩
（二）射频是主战场
1、GaN 是射频器件的合适材料
2、5G应用的关键技术
3、GaN 电力电子器件典型应用：快充电源四、GaN产业链
（一）GaN工艺与流程
（二）芯片制造过程
1、流程
2、GaN衬底
3、GaN外延片
4、GaN外延使用不同衬底的区别
5、GaN器件设计与制造
由于地球的矿藏多半是化合物，所以最早
得到利用的半导体材料都是化合物,例如方铅矿(PbS)很早就用于无线电检波，氧化亚铜(Cu2O)用作固体整流器，闪锌矿(ZnS)是熟知的固体
发光材料，碳化硅(SiC)的整流检波作用也较
早被利用。

硒(Se)是最早发现并被利用的元素半导体，曾是固体整流器和光电池的重要材料。

元素半
导体锗（Ge）放大作用的发现开辟了半导体历
史新的一页，从此电子设备开始实现晶体管化。

中国的半导体研究和生产是从1957年首次制备出高纯度(99.999999%～99.9999999%)
的锗开始的。

采用元素半导体硅（Si）以后，不仅使晶体管的类型和品种增加、性能提高，而且迎来了大规模和超大规模集成电路的时代。

以砷化镓(GaAs)为代表的Ⅲ－Ⅴ族化合物的发现促进了微波器件和光电器件的迅速发展。

2、第一代半导体材料
第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）元素半导体。

它们是半导体分立器件、集成电路和太阳能电池的最基础材料。

几十年来，硅芯片在电子信息工程、计算机、手机、电视、航天航空、新能源以及各类军事设施中得到极为广泛的应用，可以说第一代半导体开启了信息化时代。

3、第二代半导体材料
第二代半导体材料是指化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）、磷化铟（InP），以及三元化合物半导体材料，如铝
砷化镓（GaAsAl）、磷砷化镓（GaAsP）等。

还有一些固溶体半导体材料，如锗硅
（Ge-Si）、砷化镓-磷化镓（GaAs-GaP）等；玻璃半导体（又称非晶态半导体）材料，如非
晶硅、玻璃态氧化物半导体等；有机半导体材料，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。

第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，是制作高性能
微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。

随着世界互联网的兴起，这些器件还被广泛应用于卫星通信、移动通信、光通信和GPS 导航系统等领域。

第二代半导体材料
材料名称材料名称砷化镓（GaAs）锑化铟（InSb）
磷化铟（InP）
三元化合物半导体材料
铝砷化镓（GaAsAl）磷砷化镓（GaAsP）
固溶体半导体材料
锗硅（Ge-Si）砷化镓-磷化镓（GaAs-GaP）
4、第三代半导体材料
第三代半导体材料主要是以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、
金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带（禁
带宽度Eg>2.3eV）的半导体材料。

与第一二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，通常又被称为宽禁带半导体材料（禁带宽度大于2.2eV），亦被称为高温
半导体材料。

SiC 正凭借其优良的性能，在许多领域可以取代硅，打破硅基材料本身性能造成的许多局限性。

SiC 将被广泛应用于光电子器件、电力电子器件等领域，以其优异的半导体性能在各个现代技术领域发挥其重要的革新作用，应用前景巨大。

第三代半导体材料
材料名称材料名称
碳化硅（SiC）（GaN）
氧化锌（ZnO）金刚石
氮化铝（AlN）。