半導體材料發(fā)展到第三代

半導體材料是材料發(fā)展一種重要的工業(yè)材料，半導體材料隨著科技的發(fā)展也進行升級換代，目前已經(jīng)經(jīng)歷三代半導體。下面詳細介紹半導體材料發(fā)展過程：

半導體材料第一代

第一代半導體材料主要以硅（Si）、鍺（Ge）為主，20世紀50年代，Ge在半導體中占主導地位，主要應(yīng)用于低壓、低頻、中功率晶體管以及光電探測器中，但是Ge半導體器件的耐高溫和抗輻射性能較差，到60年代后期逐漸被Si器件取代。用Si材料制造的半導體器件，耐高溫和抗輻射性能較好。Si儲量極其豐富，提純與結(jié)晶方便，二氧化硅（SiO2）薄膜的純度很高，絕緣性能很好，這使器件的穩(wěn)定性與可靠性大為提高，因此Si已經(jīng)成為應(yīng)用最廣的一種半導體材料。目前95%以上的半導體器件和99%以上的集成電路都是由Si材料制作。在21世紀，它的主導和核心地位仍不會動搖。但是Si材料的物理性質(zhì)限制了其在光電子和高頻高功率器件上的應(yīng)用。

半導體材料第二代

20世紀90年代以來，隨著移動通信的飛速發(fā)展、以光纖通信為基礎(chǔ)的信息高速公路和互聯(lián)網(wǎng)的興起，以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為代表的第二代半導體材料開始嶄露頭腳。GaAs、InP等材料適用于制作高速、高頻、大功率以及發(fā)光電子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通訊、移動通訊、光通信、GPS導航等領(lǐng)域。但是GaAs、InP材料資源稀缺，價格昂貴，并且還有毒性，能污染環(huán)境，InP甚至被認為是可疑致癌物質(zhì)，這些缺點使得第二代半導體材料的應(yīng)用具有很大的局限性。

半導體材料第三代

第三代半導體材料主要包括SiC、GaN、金剛石等，因其禁帶寬度（Eg）大于或等于2.3電子伏特（eV），又被稱為寬禁帶半導體材料。和第一代、第二代半導體材料相比，第三代半導體材料具有高熱導率、高擊穿場強、高飽和電子漂移速率和高鍵合能等優(yōu)點，可以滿足現(xiàn)代電子技術(shù)對高溫、高功率、高壓、高頻以及抗輻射等惡劣條件的新要求，是半導體材料領(lǐng)域最有前景的材料，在國防、航空、航天、石油勘探、光存儲等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景，在寬帶通訊、太陽能、汽車制造、半導體照明、智能電網(wǎng)等眾多戰(zhàn)略行業(yè)可以降低50%以上的能量損失，最高可以使裝備體積減小75%以上。

半導體材料的迅速發(fā)展，對21世界科技文明非常重要的作用，對人類科技的發(fā)展具有里程碑的意義。半導體材料目前每個國家都在努力發(fā)展和研發(fā)新型半導體材料，每年都有不同新型半導體材料研發(fā)出來。