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维普资讯 第 24卷 4期 半 导 体 杂 志 1999年 12月 宽禁带半导体材料特性及生长技术 7／-?? 何耀洪， 谢重木 ~FN3e乒 f (信息 雨 46 ； -00220) 摘要 ：叙述了宽带半导体材料 sic、GaN的主要特性和生产长方法，并对其发展动态和存在同题进 行 了简 关键调 中圈分 005—3077(1999)一04一oo3l一09 功 eCharacteristicsandGrowth M ethodsof W ideBandgapSem iconductorM aterials HE Yaohong， XIE Chongmu (The46thResearchInstitute，M．I．I．，Tianjia，300220) Ahsta-act：Thepaperpresentsthemaincharacteristicsandgrowthmethodsofwidebaadgapsemiconduc tormaterials，Inadition，thelastestdevelopmentsandproblemsOilSiCandGaN tobereviewed Keywords：w idebandgapsemiconductormaleri~ls；SiC；CaN 1 引 言 在半导体工业 中，人们习惯地把锗 (Ge)、硅(si)为代表的元素半导体材料称为第一代半 导体材料，把砷化镓 (GaAs)、磷化铟(InP)为代表的化台物半导体材料称为第二代半导体材 料，而把碳化硅(SiC)、氮化镓 (CaN)为代表的化台物半导体材料称为第三代半导体材料，由 于 SiC和 CaN材料的禁带宽度较 Si、GaAs等材料更宽，因而它们一般具有高的击穿 电场、 高的热导率、高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力，因而更适合于制 作高温、高频及大功 率器件，故称这类材料为宽禁带半导体材料，也称高温半导体材料。它们在微 电子和光 电子 领域 中具有十分广阔的应用潜在优势，如 AIGaNFIFET最大振荡频率超过 100GHz，功率密 度大于 5．3W ／ram(在 IOGlqz时)，4H．SiCMEFET在 850MHz(cw)和 10GHz(pw)时功率 密度 3．3W ／ram，4H-SiCPIN二极管击穿电压高达 5．5kV；在可见光全光固体显示、高密度 存储、紫外探测及在节能照明(半导体激光光源能耗仅为相当亮度 白炽灯泡的十分之一，而 寿命长达 1O～l5年)等方面开创了广阔的应用前景。 2 SiC材料特性及生长技术 近车米。随羞坐昱体器件在航空航天、石油勘探，核能、汽车及通信等领域应用的不断扩 · 收稿 日期 ：1999—11—30 ·31 · 维普资讯 第 24卷 4期 半 导 体 杂 志 1999年 12月 大．人们开始着手解决耐高温、大功率、抗辐射的 电子和光 电子器件的问题。SiC作 为宽禁 带半导体材料的代表首先引起人们的极大注意。 人们很早就发现了SiC材料具有独特的物理、化学性质，尤其是半导体性质。SiC研究 始于 1892年．到本世纪 50年代才有较大进展。80年代，由于 SiC体单晶和膜制备技术的 进步，使SiC器件研究蓬勃开展起来。近年来．改进的体 SiC单 晶制备技术的开发与进展． 更大大地促进了SiC半导体材料的应用与发展L1’。 2．1 SiC的基本特性 SiC结晶学特性 SiC晶体具有强的共价键结构，这种结构中的每个原子被四个异种原子所包围．反映