1樓：KP LIN
這就是這幾年比較火的三代半導體研究的話題，注意下文所說的第一代，第二代，第三代半導體，目前來看不是乙個替代關係，而應該是應用場合細分的關係。或者說，第三代半導體應該換個說法叫特種半導體更合適，現在碳化矽材料現在已經廣泛應用於大功率，能源領域。
這幾年第四族元素和相鄰的化合物都是新型半導體材料的研究重點。
一、第一代半導體材料
第一代半導體材料主要是指矽（Si）、鍺（Ge）元素半導體。它們是半導體分立器件、積體電路和太陽能電池的最基礎材料。幾十年來，矽晶元在電子資訊工程、計算機、手機、電視、航天航空、新能源以及各類軍事設施中得到極為廣泛的應用，在人類社會的每乙個角落無不閃爍著它的光輝。
二、第二代半導體材料
第二代半導體材料是指化合物半導體材料，如砷化鎵（GaAs）、銻化銦（InSb）、磷化銦（InP），以及三元化合物半導體材料，如鋁砷化鎵（GaAsAl）、磷砷化鎵（GaAsP）等。還有一些固溶體半導體材料，如鍺矽（Ge-Si）、砷化鎵-磷化鎵（GaAs-GaP）等；玻璃半導體（又稱非晶態半導體）材料，如非晶矽、玻璃態氧化物半導體等；有機半導體材料，如酞菁、酞菁銅、聚丙烯腈等。
第二代半導體材料主要用於製作高速、高頻、大功率以及發光電子器件，是製作高效能微波、公釐波器件及發光器件的優良材料。隨著世界網際網路的興起，這些器件還被廣泛應用於衛星通訊、移動通訊、光通訊和GPS導航系統等領域。
三、第三代半導體材料
第三代半導體材料主要是以碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石、氮化鋁（AlN）為代表的寬禁帶（禁帶寬度Eg>2.3eV）的半導體材料。
與第一代和第二代半導體材料相比，第三代半導體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導率、更大的電子飽和速度以及更高的抗輻射能力，更適合製作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。從目前第三代半導體材料及器件的研究來看，較為成熟的第三代半導體材料是 SiC 和 GaN，而ZnO、金剛石、氮化鋁等第三代半導體材料的研究尚屬起步階段。
相對於矽，SiC 的優點有很多：有高10倍的電場強度，高3倍的熱導率，寬 3 倍的禁帶寬度，高1倍的電子飽和漂移速度。由於這些特點，用 SiC 製作的器件可以用於極端的環境條件下。
微波、高頻和短波長器件是目前比較成熟的應用市場。
42GHz的SiC MESFET（SiC 檯面型場效應電晶體）可以用在通訊廣播系統以及軍用相控陣雷達之中，用SiC作為襯底的高亮度藍光 LED 是全彩色大面積顯示屏的關鍵器件。
SiC 正憑藉其優良的效能，在許多領域可以取代矽，打破矽基材料本身效能造成的許多侷限性。SiC 將被廣泛應用於光電子器件、電力電子器件等領域，以其優異的半導體效能在各個現代技術領域發揮其重要的革新作用，應用前景巨大。
氮化鎵（GaN）是極其穩定的化合物，又是堅硬和高熔點材料，熔點為1700℃。GaN 具有高的電離度，在三五族化合物中是最高的（0.5 或0.
43）。在大氣壓下，GaN 晶體一般是六方纖鋅礦結構，因為其硬度大，所以它又是一種良好的塗層保護材料。GaN 具有出色的擊穿能力、更高的電子密度和電子速度以及更高的工作溫度。
GaN 的能隙很寬，為 3.4 eV，可以廣泛應用於SiC 和 GaN 的關鍵技術。
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