开元888官网：氮化镓/碳化硅技术真的能主导我们的生活方式？

全球有40%的能量作为电能被消耗了,而电能切换仅次于力学系统是半导体功率器件。我国作为世界能源消费大国,如何在功率电子方面增大能源消耗出了一个关键的技术难题。预示着第三代半导体电力电子器件的问世，以碳化硅和氮化镓为代表的新型半导体材料步入了我们的视野。　　早在1893年诺贝尔奖获得者法国化学家亨利莫桑（HenriMoissan）在非洲找到了晶莹剔透的碳化硅（SiC）单晶碎片。

由于SiC是硬度次于金刚石的超硬材料，SiC单晶和多晶材料作为磨料和刀具材料普遍应用于机械加工行业。作为半导体材料应用于，相对于Si，SiC具备10倍的电场强度，低3倍的热导率，长3倍禁带宽度，低一倍的饱和状态迁入速度。　　非常简单来说，SiC半导体材料在三个方面被指出具备相当大的市场潜力：SiC同质外延用作低电压大功率电力电子器件；低压SiC基体材料用作生长GaNHEMT射频器件；在SiC基体材料上生长GaNLED高亮度LED外延。　　从80年代开始以美国CREE公司为代表的国际企业就开始专心于半导体应用于的SiC材料商用化的研发。

2000年起英飞凌首先研发出有600VSiC肖特基二极管（SBD）与其COOLMOS设施用于与通讯电源的PFC应用于冲破了SiC电力电子器件市场化的幕布。随后CREE，ST，罗姆等企业也争相发售了SBD的全系列产品。

从2014年开始CREE，罗姆，GE开始在市场上推展MOSFET器件。　　氮化镓（GaN）因为缺少适合的单晶衬底材料，基本上是在蓝宝石，SiC或者Si的基板材料上使用MOCVD或者MBE等外延技术生长出有基本的器件结构，由于是异质外延，因此材料缺失较为多，晶格密度较为大，在上世纪90年代以前发展缓慢。

转入90年代以后，日本在LED应用于技术上获得了极大的进展，特别是在中国大陆在过去10多年LED市场的高速发展，造就了GaN材料产业的产业化进程。　　由于CREE在电力电子用碳化硅材料和器件的独占地位被迫很多功率企业采行GaN技术路线作为下一代功率半导体器件的发展方向。

为了降低成本，基本上使用Si衬底上生长GaN外延并使用成熟期的CMOS相容工艺制取器件。近年来GaN的单晶基体材料也有了突破进展，早已需要生长出有2英寸外延。美国曾多次有一家企业AVOGY曾多次企图使用GaN同质外延生产PIN功率二极管和其他电源管，但是由于材料成本便宜，并不顺利。

目前GaN单晶材料主要还是用作光电器件，比如激光器和太赫兹等领域。　　SiC和GaN电力电子器件由于本身的材料特性，各自都有各自的优点和不成熟期处，因此在应用于方面有区别。

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