【III族氮化物半導(dǎo)體的研究進(jìn)展綜述報(bào)告8100字（論文）】

III族氮化物半導(dǎo)體的研究進(jìn)展綜述報(bào)告摘要隨著材料技術(shù)的不斷發(fā)展，以III族氮化物為代表的第三代半導(dǎo)體村料在越來(lái)越多的領(lǐng)域有了應(yīng)用，例如半導(dǎo)體照明、高速移動(dòng)通信等諸多領(lǐng)域的研究有了越來(lái)越多的突破。另外，以III族氮化物為代表的第三代半導(dǎo)體和其它領(lǐng)域的交叉學(xué)科也愈發(fā)給研究者們帶來(lái)了更多的驚喜。目前發(fā)展地如火如荼的新能源產(chǎn)業(yè)和科技電器，乃至當(dāng)前的國(guó)防軍工等領(lǐng)域，都能夠見(jiàn)到越來(lái)越多的III族氮化物半導(dǎo)體的身影。但整體上我國(guó)對(duì)于III族氮化物半導(dǎo)體的研究起步相對(duì)較晚，發(fā)展速度較慢。本文正是在這樣的背景下，通過(guò)對(duì)III族氮化物第三代半導(dǎo)體材料發(fā)展的分析梳理，提出相關(guān)的發(fā)展對(duì)策和建議，以期對(duì)我國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展有所裨益。關(guān)鍵詞：III族氮化物；半導(dǎo)體；科技；發(fā)展目錄TOC\o"1-3"\h\u2329摘要 1904abstract 2233041緒論 476922III族氮化物材料簡(jiǎn)介 4242303III族氮化物半導(dǎo)體材料及其制備 534183.1BN半導(dǎo)體材料 5182793.2AlN半導(dǎo)體材料 5163073.3GaN半導(dǎo)體材料 6145003.4InN半導(dǎo)體材料 7268194III族氮化物半導(dǎo)體的研究現(xiàn)狀 716064.1在紫外光電器件領(lǐng)域的研究 7266364.2在半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的應(yīng)用研究 820424.3在電力電子器件領(lǐng)域的研究 8153235我國(guó)進(jìn)一步發(fā)展III族氮化物半導(dǎo)體的對(duì)策建議 9314685.1明確重點(diǎn)研究方向 9114085.2加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)結(jié)合的基礎(chǔ)研究 936615.3加強(qiáng)行業(yè)聯(lián)盟化建設(shè) 10316215.4加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資金投入 10228476結(jié)論 101緒論半導(dǎo)體材料的不斷發(fā)展及其應(yīng)用，對(duì)我們的日常生方式產(chǎn)生了不可估量的影響。以硅、鉻為代表的第一代半導(dǎo)體材料的開(kāi)發(fā)以及實(shí)用使得我們打開(kāi)了半導(dǎo)體的大門(mén)，尤其是在計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過(guò)程中使得集成電路得以大規(guī)模的應(yīng)用和發(fā)展。但隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于半導(dǎo)體材料性能的要求越來(lái)越高，從而引發(fā)了以GaAs以及InP為代表的第二代半導(dǎo)體開(kāi)始逐漸凸顯其作為半導(dǎo)體的性能優(yōu)勢(shì)，在新世紀(jì)前后引發(fā)了又一次的電子工業(yè)革命，隨著相關(guān)技術(shù)的成熟人類(lèi)開(kāi)始進(jìn)入了光纖通信以及高速寬帶下的大數(shù)據(jù)信息化時(shí)代。但隨著智能時(shí)代的不斷發(fā)展，尤其是現(xiàn)代科技對(duì)于半導(dǎo)體材料性能有了越發(fā)高的要求，由氮化鋁、氮化鎵等所代表的第三代半導(dǎo)體材料開(kāi)始逐漸從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)化的實(shí)踐過(guò)程，而其在市場(chǎng)化過(guò)程中也越發(fā)顯現(xiàn)其廣闊的未來(lái)發(fā)展前景。從它們所顯現(xiàn)出的物流和化學(xué)特征來(lái)看，第三代半導(dǎo)體都是直接帶隙半導(dǎo)體，能連續(xù)調(diào)節(jié)0.7-6.2eV帶隙，同時(shí)它們都具有穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)、抗輻射和耐腐蝕等等優(yōu)良的物理和化學(xué)性能。這些材料已經(jīng)在實(shí)踐中證明是發(fā)展光電器件的非常合適的新型材料?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，III族氮化物半導(dǎo)體在未來(lái)有著不可限量的發(fā)展前景。2相關(guān)理論概述2.1III族氮化物材料Ⅲ族氮化物，主要包括BN、AN、GaN、InN、AlGaN、GanN、AlnN和AlGaInN等，經(jīng)過(guò)對(duì)這些物質(zhì)的物理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，它們都是寬帶隙材料，其寬帶隙能夠覆蓋的光波段較廣，除了一般地能夠覆蓋可見(jiàn)光波段之外，這些特殊III族氮化物還能覆蓋很少見(jiàn)到的紫外光譜。氮化物晶格普遍存在兩種結(jié)構(gòu)，一種是六方對(duì)稱(chēng)纖鋅礦結(jié)構(gòu)，另一種是立方對(duì)稱(chēng)閃鋅礦結(jié)構(gòu)。如今對(duì)于III族氮化物材料的研究大多是針對(duì)兩種結(jié)構(gòu)的進(jìn)行研究，尤其是咋廣電領(lǐng)域的應(yīng)用上已經(jīng)取得了較大的突破.專(zhuān)家們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，六方對(duì)稱(chēng)纖鋅礦結(jié)構(gòu)和立方對(duì)稱(chēng)閃鋅礦結(jié)構(gòu)在原子層面上的堆積方式存在著較大的差異，因此導(dǎo)致兩者性質(zhì)的呈現(xiàn)截然不同，有很多性能表現(xiàn)可以說(shuō)明這一點(diǎn)，例如，閃鋅礦的對(duì)稱(chēng)性較好，但相對(duì)不穩(wěn)定，而纖鋅礦的情況則與閃鋅礦所表現(xiàn)出的性質(zhì)正好相反.氮化物這一廣泛的能帶特性，可大大地吸收太陽(yáng)光中的光子，利用此材料特性制造的太陽(yáng)能電池，可大大地提高光吸收效率，從而提高光能產(chǎn)業(yè)的發(fā)電效率。與此同時(shí)，III族氮化物材料也常常用作在二極管、化學(xué)傳感器、晶體管等電子器件等高精度的零件的制作上，推動(dòng)了半導(dǎo)體材料及其合金材料在信息通訊以及廣電領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。隨著III族氮化物材料在市場(chǎng)發(fā)展過(guò)程中應(yīng)用的越來(lái)越成熟，相對(duì)于以往的第一代和第二代電子材料，III族氮化物材料的市場(chǎng)發(fā)展顯示出巨大的應(yīng)用潛力，成為新世紀(jì)優(yōu)秀材料體系的重要組成部分，如今也愈發(fā)受到了各國(guó)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的重視，成為當(dāng)前重要領(lǐng)域光電器件制備的熱點(diǎn)材料。2.2產(chǎn)品生命周期理論概述產(chǎn)品生命周期理論，最初是由國(guó)外知名學(xué)者Raymond于1966年在“產(chǎn)品周期中的國(guó)際投資和國(guó)際貿(mào)易”一文中發(fā)表的。他指出，產(chǎn)品都會(huì)像人類(lèi)一樣經(jīng)歷誕生、發(fā)展、成熟和衰落四個(gè)階段。這其中就存在某個(gè)戰(zhàn)略要素了，企業(yè)產(chǎn)品推向市場(chǎng)的時(shí)候到底要做多久，競(jìng)爭(zhēng)者跟進(jìn)時(shí)間大概有多久，如果跟進(jìn)時(shí)間越短，技術(shù)上沒(méi)有什么難度的，只有點(diǎn)子問(wèn)題，你早晨做出來(lái)下午人家東西來(lái)了，對(duì)于這樣一種東西怎么對(duì)待它，你的定價(jià)怎么定，你的市場(chǎng)怎么走。假如說(shuō)企業(yè)做這個(gè)東西，雖然這樣?xùn)|西很好，市場(chǎng)進(jìn)去了，但是人家跟上來(lái)很慢，這個(gè)時(shí)候需求量大的，企業(yè)又怎么對(duì)待，企業(yè)用什么定價(jià)策略，這個(gè)產(chǎn)品生命周期在不同階段對(duì)不同產(chǎn)品的做法不一樣。由此可見(jiàn)，產(chǎn)品生命周期指的是企業(yè)從產(chǎn)品投向市場(chǎng)開(kāi)始，到企業(yè)因在產(chǎn)品上無(wú)利可圖而停止向市場(chǎng)供應(yīng)的這段時(shí)間。而這段時(shí)間內(nèi)隨著產(chǎn)品銷(xiāo)量，產(chǎn)品利潤(rùn)，企業(yè)投入的明顯不同被細(xì)分為四個(gè)階段。分別為導(dǎo)入期，成長(zhǎng)期，成熟期與衰退期。3III族氮化物半導(dǎo)體材料及其制備3.1BN半導(dǎo)體材料氮化硼（BN）是由氮原子和硼原子所構(gòu)成的晶體，具有較好的耐熱性和耐火性，一般將其用作導(dǎo)熱材料。氮化硼（BN）晶體類(lèi)型主要有四種不同的變體，這四種不同的變體又按照晶型結(jié)構(gòu)可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)為六方氮化硼（hBN）、三方氮化硼（rBN），它們所呈現(xiàn)出的晶體類(lèi)型與石墨所呈現(xiàn)的晶體類(lèi)型相似。第二類(lèi)晶型結(jié)構(gòu)為纖鋅礦氮化硼（wBN）以及立方氮化硼（cBN），它們所呈現(xiàn)出的晶型與金剛石所呈現(xiàn)出的晶型結(jié)構(gòu)類(lèi)似。在20世紀(jì)末期Paine首次將氨水溶液與聚硼氮烷混合制備出微米級(jí)氣溶膠。經(jīng)過(guò)此次實(shí)驗(yàn)之后，越來(lái)越多的材料研究者開(kāi)始將自身的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了六方氮化硼的制備方法。研究們通過(guò)改變反應(yīng)溫度、壓力、前驅(qū)體配比等等不同的影響制備的因素從而制造出了不同尺寸、大小和形態(tài)的氮化硼。在這些眾多的制作方法中，較先進(jìn)的有兩種，一種是水熱合成法。在水熱合成法中，通過(guò)控制密閉高壓反應(yīng)釜涉及的溫度以及時(shí)間因素，可以得到不同形態(tài)的產(chǎn)物。例如，以三氯化硼和氨基鈉為反應(yīng)物，苯為反應(yīng)介質(zhì)，在密閉高壓反應(yīng)釜中，調(diào)控溫度摘350℃左右，反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)調(diào)至24h，如此條件下進(jìn)行的反應(yīng)可以得到了徑約400mm的球形六方氮化硼顆粒。用水熱法制備出的合成物，其粒徑分布總體上呈現(xiàn)地較為均勻，從而能夠很好地避免了微粒聚集現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)合成所需要的和涉及的化學(xué)生產(chǎn)儀器較為簡(jiǎn)單，也容易獲得，整體制造過(guò)程綠色環(huán)保，因此該種制造方法也得到大規(guī)模推廣，是常用的一種合成目標(biāo)材料的方法，但其制造方法的缺點(diǎn)是產(chǎn)率不高。另外一種是化學(xué)氣相沉積法（CVD）。有關(guān)學(xué)者通過(guò)化學(xué)氣相沉積法在液體Cu表面上大規(guī)模形成六方氮化硼(hBN)層結(jié)構(gòu)，并通過(guò)控制試驗(yàn)相關(guān)的影響因素（氣體流速和生長(zhǎng)時(shí)間）對(duì)hBN的形態(tài)進(jìn)行精確調(diào)整。最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在700~900℃溫度范圍內(nèi)，

BN的生長(zhǎng)速度與溫度呈正相關(guān)關(guān)系，在這一過(guò)程中還表明了反應(yīng)溫度900℃時(shí)反應(yīng)速率最大；在900℃以上，沉積速率與溫度呈負(fù)相關(guān)，涂層變得疏松粗糙。3.2AlN半導(dǎo)體材料氮化鋁是一種原子晶體，屬于六方氮化金剛石體系。氮化鋁是一種新型的陶瓷材料，在電子元器件中得到了廣泛的應(yīng)用。氮化鋁在耐高溫、耐腐蝕和熱膨脹系數(shù)等方面的性能與硅相似。19世紀(jì)末期JW.Mallets首次合成了氮化鋁。如今在實(shí)驗(yàn)室中研究的較多的氮化鋁粉末的制備方法有直接氮化、碳熱還原氮化、溶膠凝膠法和自蔓延高溫合成等。在這其中，直接氮化法是指指在連續(xù)氮?dú)鈼l件下，Al與N2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮化鋁粉末的技術(shù)。整體來(lái)看，直接氮化法所需要的工藝流程較少，需要的設(shè)備也較為容易得到，整體成本不高，但由于該反應(yīng)是比較典型的放熱反應(yīng)，所得到的氮化鋁粉末非常容易在這樣的高溫環(huán)境下出現(xiàn)結(jié)塊，對(duì)產(chǎn)出造成了影響，從而在很大程度上導(dǎo)致所得到的氮化鋁質(zhì)量不高，在工業(yè)生產(chǎn)中推廣較難。其次是碳熱還原氮化法。從當(dāng)前對(duì)于碳熱還原氮化法的眾多研究結(jié)果來(lái)看，碳熱還原氮化工藝具有合成產(chǎn)物含氮量高、產(chǎn)物粒度均勻、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。但是該種方法的缺點(diǎn)在于其反應(yīng)時(shí)碳粉必須過(guò)量，反應(yīng)過(guò)程對(duì)于環(huán)境溫度的要求也比較高，因此在工業(yè)化推廣中便會(huì)涉及成本問(wèn)題，其成本過(guò)高是其重要的特征。再一個(gè)是溶膠凝膠法。試驗(yàn)結(jié)果表明，溶膠凝膠法合成的氮化鋁結(jié)晶性能較低，需要在未來(lái)的研究中進(jìn)一步進(jìn)行性能優(yōu)化。從整體來(lái)看，溶膠-凝膠法對(duì)于反應(yīng)溫度和時(shí)長(zhǎng)的要求較低，整體上操作不是很復(fù)雜，整體效能的可以說(shuō)優(yōu)于化學(xué)氣相沉積法。最后是熔鹽法。熔鹽法是以熔點(diǎn)較低的鹽為反應(yīng)介質(zhì)，將試劑溶解在熔鹽中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用專(zhuān)用溶劑除去鹽，然后經(jīng)過(guò)過(guò)濾和洗滌，以獲得產(chǎn)品。相關(guān)的研究和工業(yè)實(shí)踐表明熔鹽法具有反應(yīng)溫度要求低、產(chǎn)物粒徑小、純度高的優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)，我們還可以通過(guò)人為調(diào)整鹽的種類(lèi)，可以制造出適合工業(yè)化生產(chǎn)的反應(yīng)條件。3.3GaN半導(dǎo)體材料氮化鎵（GaN）是一種具有直接能隙的半導(dǎo)體材料，同時(shí)也在智能科技領(lǐng)域研究較多的一種材料。氮化鎵是一種可以用作電子元件的新型材料，是第三代半導(dǎo)體材料中的典型材料。20世紀(jì)30年代，Johnson團(tuán)隊(duì)利用NH3和純Ga作為初始的反應(yīng)原料，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)首次合成得到氮化鎵。從當(dāng)前各種制備氮化鎵的工藝來(lái)看，較為成功的有金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法、分子束外延法以及溶膠凝膠法法等。其中，從市場(chǎng)化發(fā)展來(lái)看，金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法是當(dāng)前比較適合大規(guī)模商業(yè)化，其生產(chǎn)速率適中，生產(chǎn)條件需求較為溫和，比較適合當(dāng)前形勢(shì)下的大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。而分子束外延法則對(duì)于生產(chǎn)條件較為苛刻，需要超高真空的制備條件。從整體來(lái)看，分子束外延法對(duì)于生產(chǎn)條件想需求較高，但是能夠獲得比較高質(zhì)量的氮化鎵膜，考慮其綜合性?xún)r(jià)比，該種制備方法比較適合對(duì)于產(chǎn)物質(zhì)量要就比較高的成品使用，同時(shí)其操作復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備也不易獲得，產(chǎn)品周期長(zhǎng)，因此大規(guī)模商業(yè)化在當(dāng)前階段還難以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于溶膠凝膠法，我國(guó)學(xué)者彭丹等認(rèn)通過(guò)聚乙烯吡咯烷酮為表面活性劑來(lái)制作氮化鎵，最終結(jié)果表明，通過(guò)溶膠凝膠法制備的氮化鎵在晶型呈現(xiàn)上不夠完整，在其表面存有很大的缺陷。但是通過(guò)摻雜的方式能夠彌補(bǔ)這些缺陷，例如可以摻雜Ia或Ce，試驗(yàn)結(jié)果表明，Ia或Ce的摻雜増加量可以使得到的產(chǎn)物粒度變小，從而通過(guò)摻雜Ia或Ce的方式改變了得到的氮化鎵的自身缺陷，從而獲得完整晶型的氮化鎵。3.4InN半導(dǎo)體材料氮化銦(InN)具有兩種晶格結(jié)構(gòu)：六方纖鋅礦和立方閃鋅礦，穩(wěn)定相為常溫常壓下的穩(wěn)定。因其優(yōu)異的電子傳輸性能和極高的電子遷移率，InN在高頻、高速率晶體管的應(yīng)用中有著明顯的優(yōu)勢(shì)。在1974年，Trainor和Rose報(bào)道過(guò)些通過(guò)反應(yīng)蒸發(fā)技術(shù)生長(zhǎng)在藍(lán)寶石上的InN的光電性質(zhì)和熱穩(wěn)定性。他們認(rèn)為InN帶邊為1.7eV，是一種直接帶隙半導(dǎo)體。而在那個(gè)時(shí)期，也有研究者使用電子束等離子技術(shù)進(jìn)行InN的生長(zhǎng)。在研究初期，由于InN生長(zhǎng)技術(shù)不夠成熟，制備的InN大都為多晶狀態(tài)，不能夠檢測(cè)到IN的光致發(fā)光現(xiàn)象。分子束外延法、化學(xué)氣相沉積法和磁控濺射法是眾多合成方法中比較常見(jiàn)的制備氮化銦的方法。其中，分子束的外延法以單質(zhì)In為源，N2為氮源，在640℃的高溫條件下制得了高質(zhì)量的lnN納米柱樣品。這種方法克服了InN與NH3分解溫度的矛盾，并具有特殊的反應(yīng)裝置，特別適合于制備InN。但與此同時(shí)需要注意的是，該種制備方法在反應(yīng)速度上非常慢，產(chǎn)出效率較低，因此要想通過(guò)此方法大規(guī)模制造氮化當(dāng)前條件下還難以做到。其次是化學(xué)氣相淀積技術(shù)。我國(guó)學(xué)者在680℃高溫環(huán)境下，以In粉體和高純NH3為前驅(qū)體，以Si(100)為基體，采用化學(xué)氣相沉積法成功地制備出了完整的三維IN微米材料。還有一種便是磁控濺射法。磁控濺射法則是需要首先制定出一定的高真空環(huán)境，在制定出高真空環(huán)境之后向其中充入氬氣，當(dāng)充入氬氣結(jié)束施加直流電壓，使氬氣離子化，發(fā)生反應(yīng)。利用磁控濺射技術(shù)，通過(guò)高純金屬I(mǎi)n為原料，在Si(l11)基片上成功地沉積了nN薄膜，從而在一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)InN性能以及其表征狀況的的可控。從整體上來(lái)講，通過(guò)磁控濺射法制定InN的過(guò)程其優(yōu)點(diǎn)便是操作較為簡(jiǎn)單，其中涉及的需要配置的設(shè)備要求也不高，同時(shí)對(duì)于反應(yīng)溫度也沒(méi)有過(guò)于苛刻的要求，因此從整體上來(lái)講，通過(guò)磁控濺射的InN制備方法，除了在實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模制定InN之外，同時(shí)還比較適合其規(guī)模化生產(chǎn)。4III族氮化物半導(dǎo)體的研究現(xiàn)狀4.1在紫外光電器件領(lǐng)域的研究在紫外光電領(lǐng)域中最為重要的材料研究便是AlGaN。但是由于國(guó)內(nèi)對(duì)AlGaN材料生長(zhǎng)和器件的研究起步較晚，盡管在這方面也有一些突破，但是從總體上來(lái)看，在技術(shù)水平上上仍落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，例如美國(guó)和日本在AlGaN方面的研究則較為成熟。對(duì)于III族氮化物半導(dǎo)體在紫外光電器件領(lǐng)域的研究，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體所、清華大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)等相關(guān)的科研高校均進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)性研究。就AlGaN基外探測(cè)器而言，國(guó)內(nèi)的華中科技大學(xué)和北京大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)和等國(guó)內(nèi)多家科研高校進(jìn)行了有關(guān)AlGaN基外探測(cè)器的研究。其中南京大學(xué)完成的項(xiàng)目“先進(jìn)日盲紫外探測(cè)應(yīng)用技術(shù)”所獲得的成果在我國(guó)的AlGaN基外探測(cè)器方面取得了較大的突破，并獲得了國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)。4.2在半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的應(yīng)用研究在國(guó)家973和863等科技發(fā)展規(guī)劃的大力支持下，國(guó)內(nèi)較早開(kāi)展了III族氮化物L(fēng)ED器件的研究，并通過(guò)相關(guān)的科學(xué)試驗(yàn)也取得了一批批優(yōu)秀的科研成果。其中，由中科院半導(dǎo)體研究所、清華大學(xué)、武漢大學(xué)組成的研發(fā)小組，在藍(lán)光LED領(lǐng)域的相關(guān)研究成果已經(jīng)達(dá)到了世界領(lǐng)先的水平。而在三維納米材料的領(lǐng)域中，國(guó)內(nèi)對(duì)于三維納米材料的研究也主要集中在各大高校，例如，華中科技大學(xué)，深圳大學(xué)，中山大學(xué)等?，F(xiàn)在，關(guān)于三維納米材料的研究已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種尺寸納米柱LED的光致發(fā)光。此外，還對(duì)微納結(jié)構(gòu)表面等離激元強(qiáng)結(jié)構(gòu)，得到了LED發(fā)光增強(qiáng)提高的結(jié)果，從而在很大程度上提高了白光LED的質(zhì)量。而在硅基LED相關(guān)的技術(shù)研發(fā)方面，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院、清華大學(xué)等國(guó)國(guó)內(nèi)重點(diǎn)高校和相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)也先后對(duì)進(jìn)行了研究與開(kāi)發(fā)。從當(dāng)前的整體研究發(fā)展來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)硅基LED研發(fā)水平較高，處于世界領(lǐng)先地位。其中南昌大學(xué)成功研制出超大功率高效硅基片藍(lán)光LED芯片，并已經(jīng)進(jìn)行了規(guī)?；a(chǎn)。4.3在電力電子器件領(lǐng)域的研究當(dāng)前，清華大學(xué)、北京大學(xué)、中科院半導(dǎo)體研究所等相關(guān)高校和一些重要的科研機(jī)構(gòu)如今已成為我國(guó)在半導(dǎo)體電力電子器件研究領(lǐng)域的支柱力量。在這其中，由北京大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)研發(fā)的4-6英寸硅襯底A1GaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)二維電子氣室溫度電子遷移率在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下已經(jīng)能夠達(dá)到2240cm2/Vs，這樣的成績(jī)毫無(wú)疑問(wèn)是居于當(dāng)前已有的先進(jìn)水平。除了眾多高校對(duì)于電力電子器件領(lǐng)域的研究之外，我國(guó)的許多企業(yè)開(kāi)始在氮化硅基電力電子領(lǐng)域進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，如此以來(lái)在這樣的發(fā)展背景下硅基電子材料和器件的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程才得以在市場(chǎng)發(fā)展中迅速推進(jìn)。就III族氮化物半導(dǎo)體的材料與器件的研究進(jìn)展而言，當(dāng)前國(guó)內(nèi)研究比較深入的主要的科研院校和科研機(jī)構(gòu)有是國(guó)防科技大學(xué)、清華大學(xué)以及中科院半導(dǎo)體研究所等。5我國(guó)進(jìn)一步發(fā)展III族氮化物半導(dǎo)體的對(duì)策建議根據(jù)我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀以III族氮化物為代表的第三代半導(dǎo)體材料的研究開(kāi)發(fā)將與基礎(chǔ)研究和應(yīng)用相結(jié)合。同時(shí)還需要重視完善半導(dǎo)體材料與器件性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系發(fā)展新的表征方法，建立材料和器件的性能指標(biāo)與器件性能之間更直接的關(guān)系，重視氮化物電子器件材料外延生長(zhǎng)平臺(tái)的構(gòu)建，建立工藝路線以促進(jìn)氮化物半導(dǎo)體器件工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展為目的的器件制造。在這其中，重點(diǎn)是氮化物材料的高Al和In外延生長(zhǎng)以及自支撐的氮化鎵和氮化鎵襯底的制備，量子結(jié)構(gòu)外延在紫外波段和發(fā)光器件、高效藍(lán)光、綠光和紅光LED、LDS及其工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大、GaN異質(zhì)結(jié)在均勻Si襯底上的外延以及射頻器件和電力電子器件的產(chǎn)業(yè)化。5.1明確重點(diǎn)研究方向針對(duì)我國(guó)目前的研究狀況和第三代半導(dǎo)體的發(fā)展趨勢(shì)與規(guī)律，應(yīng)明確把高A1組分、高In組分以及氮化鋁和氮化鎵襯底，同時(shí)紫外、藍(lán)綠紅光LED和LDs材料以及相關(guān)器件的規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化需要在未來(lái)的發(fā)展中將其作為重點(diǎn)來(lái)研發(fā)，而在商業(yè)化應(yīng)用上，則應(yīng)該將產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)放在異質(zhì)結(jié)構(gòu)外延及射頻器件及其電力電子器件的制備及產(chǎn)業(yè)化上，從而形成前端研究、后端生產(chǎn)的更加完整的發(fā)展價(jià)值鏈，從而才能使得我國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能夠有更加健康的發(fā)展體系，從而才能使得產(chǎn)業(yè)獲得更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。5.2加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)結(jié)合的基礎(chǔ)研究在未來(lái)的半導(dǎo)體發(fā)展規(guī)劃中我們更加需要注意的是對(duì)于第三代半導(dǎo)體材料以及物理與器件的聯(lián)合基礎(chǔ)研究，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高材料與器件兩方面的研究和應(yīng)用的協(xié)同創(chuàng)新能力，從而反過(guò)來(lái)去增強(qiáng)基礎(chǔ)研究的深度。形成更加良好的發(fā)展體系，如此才能提高源頭創(chuàng)新的比重。我們需要認(rèn)識(shí)到我國(guó)對(duì)于III族氮化物半導(dǎo)體的研究大多集中在各大知名高校中，因此其中涉及的產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題則需要我們重點(diǎn)關(guān)注，在這樣的發(fā)展局勢(shì)下便需要進(jìn)一步強(qiáng)化各大高校的研究單位與各個(gè)企業(yè)之間的緊密的互動(dòng)與聯(lián)系，形成產(chǎn)學(xué)研整體價(jià)值鏈，從而形成和加強(qiáng)從第三代半導(dǎo)體到光電、電力電子器件到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的完整的研究鏈，從而更加能夠在整體上提高我國(guó)關(guān)于III族氮化物半導(dǎo)體研究成果的轉(zhuǎn)化能力。5.3加強(qiáng)行業(yè)聯(lián)盟化建設(shè)加強(qiáng)行業(yè)聯(lián)盟建設(shè)是加快III族氮化物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化迅速發(fā)展和成熟的重要方法。我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到當(dāng)前國(guó)外研究III族氮化物半導(dǎo)體的研究在整體上比我國(guó)要早，取得的科研成果也更加豐富，III族氮化物半導(dǎo)體的許多核心技術(shù)都由國(guó)外掌控。因此，我國(guó)關(guān)于III族氮化物半導(dǎo)體的研究要想能夠彎道超車(chē)，則必須加強(qiáng)行業(yè)聯(lián)盟化建設(shè)?？梢约訌?qiáng)和拓展以中科院半導(dǎo)體研究所、清華大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)等高等院校和科研機(jī)構(gòu)為核心的III族氮化物半導(dǎo)體第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、半導(dǎo)體照明聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，從而形成更加高效的第三代半導(dǎo)體創(chuàng)新基地以及其他重點(diǎn)研發(fā)機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)的國(guó)家級(jí)平臺(tái)，形成更加完整的產(chǎn)學(xué)研價(jià)值一體化體系，通過(guò)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合形成規(guī)模效應(yīng)，從而增強(qiáng)高新技術(shù)的轉(zhuǎn)化能力和產(chǎn)業(yè)化能力。5.4加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資金投入要想使得我國(guó)III族氮化物半導(dǎo)體行業(yè)能夠獲得持續(xù)不斷的發(fā)展，那么大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資則是必不可少的。從當(dāng)前我國(guó)的產(chǎn)業(yè)形勢(shì)來(lái)看，我們應(yīng)當(dāng)大力鼓勵(lì)我國(guó)發(fā)達(dá)地區(qū)去發(fā)展III族氮化物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化，尤其是我國(guó)廣電產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達(dá)的珠三角、長(zhǎng)三角地區(qū)，更加應(yīng)該做好充分的準(zhǔn)備，做好關(guān)于第三代半導(dǎo)體的未來(lái)發(fā)展投入，充分借鑒國(guó)外相關(guān)產(chǎn)業(yè)先進(jìn)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)高水平的人才團(tuán)隊(duì)，充分利用我國(guó)的高校資源，做好產(chǎn)學(xué)研的一體化服務(wù)。從國(guó)家角度來(lái)講，也應(yīng)該去積極協(xié)國(guó)家和社會(huì)資本關(guān)于III族氮化物半導(dǎo)體的研發(fā)投入的方向，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、互利共贏，從而實(shí)現(xiàn)我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。6結(jié)論隨著世界各國(guó)對(duì)于III族氮化物半導(dǎo)體材料的研究進(jìn)一步深入，我們對(duì)于III族氮化物的認(rèn)識(shí)也越來(lái)越清晰。相對(duì)于以往的第一代和第二代電子材料，III族氮化物材料的市場(chǎng)發(fā)展顯示出巨大的應(yīng)用潛力，成為新世紀(jì)優(yōu)秀材料體系的重要組成部分，如今也愈發(fā)受到了各國(guó)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的重視，成為當(dāng)前重要領(lǐng)域光電器件制備的熱點(diǎn)材料。但在實(shí)踐過(guò)程中我們也意識(shí)到III族氮化物半導(dǎo)體也存在一些問(wèn)題，例如產(chǎn)物純度和產(chǎn)率較低，大規(guī)模商業(yè)化較難以及應(yīng)用領(lǐng)域還顯得較為狹窄等等。但是我們可以確信的是，半導(dǎo)體材料的不斷發(fā)展及其應(yīng)用，對(duì)我們未來(lái)的日常生方式將會(huì)產(chǎn)生了不可估量的影響，因此我們有必要弄清當(dāng)前III族氮化物半導(dǎo)體材料發(fā)展及其未來(lái)的趨勢(shì)，從而更好地應(yīng)對(duì)未來(lái)國(guó)家之間關(guān)于新科技和新材料的競(jìng)爭(zhēng)。

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