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我国成功研制半导体金刚石衬底材料

作者:快乐十分开奖结果    发布时间:2019-11-04 01:42     浏览次数 :58

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据本小编了解,由中国科学院半导体研究所和中国科学院大学共同承担的北京市科技计划课题“5mm×5mm半导体金刚石衬底材料研制”通过验收。下面由贤集网小编给大家讲解下我国成功研制半导体金刚石衬底材料的过程是怎样的,想要了解的小伙伴赶紧和本小编一起来看看吧!

我国成功研制半导体金刚石衬底材料

金刚石是超宽禁带半导体材料,具有载流子迁移率高、载流子饱和漂移速率大、击穿场强大、热导率高等优异性质,是研制高频大功率电子器件、深紫外光电子器件、量子自旋器件等高性能器件的理想材料。国际上,日本、欧洲、美国在半导体金刚石材料研究领域处于国际领先,国内半导体金刚石材料研究刚刚起步。

在北京市科技计划课题的支持下,课题组掌握了高质量半导体金刚石单晶材料制备的MPCVD和RFCVD技术,研制出国内首个金刚石电学性质测试装置,所制备的半导体单晶金刚石材料,其室温电子和空穴迁移率分别超过4100 cm2/V•s和3700 cm2/V•s,与国际报道最高数值接近,为国内目前最好水平。同时,通过课题实施,建立了包括半导体金刚石材料生长设备、生长工艺、测试表征设备以及测试表征方法在内的研究体系。下一步,课题组计划开展半导体金刚石单晶衬底小试工艺研究。

半导体材料的发展历程导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体,半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。目前的半导体材料已经发展到第三代。第一代半导体材料主要以硅(Si)、锗(Ge)为主,20世纪50年代,Ge在半导体中占主导地位,主要应用于低压、低频、中功率晶体管以及光电探测器中,但是Ge半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差,到60年代后期逐渐被Si器件取代。用Si材料制造的半导体器件,耐高温和抗辐射性能较好。Si储量极其丰富,提纯与结晶方便,二氧化硅(SiO2)薄膜的纯度很高,绝缘性能很好,这使器件的稳定性与可靠性大为提高,因此Si已经成为应用最广的一种半导体材料。目前95%以上的半导体器件和99%以上的集成电路都是由Si材料制作。在21世纪,它的主导和核心地位仍不会动摇。但是Si材料的物理性质限制了其在光电子和高频高功率器件上的应用。

20世纪90年代以来,随着移动通信的飞速发展、以光纤通信为基础的信息高速公路和互联网的兴起,以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)为代表的第二代半导体材料开始崭露头脚。GaAs、InP等材料适用于制作高速、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,广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信、GPS导航等领域。但是GaAs、InP材料资源稀缺,价格昂贵,并且还有毒性,能污染环境,InP甚至被认为是可疑致癌物质,这些缺点使得第二代半导体材料的应用具有很大的局限性。

第三代半导体材料主要包括SiC、GaN、金刚石等,因其禁带宽度(Eg)大于或等于2.3电子伏特(eV),又被称为宽禁带半导体材料。和第一代、第二代半导体材料相比,第三代半导体材料具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优点,可以满足现代电子技术对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件的新要求,是半导体材料领域最有前景的材料,在国防、航空、航天、石油勘探、光存储等领域有着重要应用前景,在宽带通讯、太阳能、汽车制造、半导体照明、智能电网等众多战略行业可以降低50%以上的能量损失,最高可以使装备体积减小75%以上,对人类科技的发展具有里程碑的意义。结语

金刚石是超宽禁带半导体材料,具有独特的电、光、声等特性,以金刚石为代表的新材料所制备的器件具有优异的性能,在众多方面具有广阔的应用前景。它能够提高功率器件工作温度极限,使其在更恶劣的环境下工作;能够提高器件的功率和效率,提高装备性能;能够拓宽发光光谱,实现全彩显示。随着宽禁带技术的进步,材料工艺与器件工艺的逐步成熟,其重要性将逐渐显现,在高端领域将逐步取代第一代、第二代半导体材料,成为电子信息产业的主宰。

本文摘自:工磨具全媒体平台 爱锐头条