第四代半導體材料是指以金剛石(C)、氧化鎵(Ga2O3)、氮化鋁(AlN)以及銻化物(GaSb、InSb)為代表的超窄禁帶(UNBG)半導體材料。第四代半導體材料是新一代半導體材料,與其他半導體材料相比,第四代半導體材料具有體積小、能耗低、功能強、遷移率高等特點,可用在探測器、光電器、激光器等器件中。
目前半導體材料已經歷四代,包括第一代元素半導體材料(以硅、鍺為代表)、第二代化合物半導體材料(以砷化鎵、磷化銦為代表)、第三代寬禁帶半導體材料(以碳化硅、氮化鎵、氧化鋅為代表)以及第四代超窄禁帶半導體材料。目前第三代半導體材料研究熱情較高,但隨著技術迭代,第四代半導體材料也備受市場關注。
根據新思界產業研究中心發布的《
2023-2027年中國第四代半導體材料行業市場行情監測及未來發展前景研究報告》顯示,作為科技戰略必爭高地,目前全球各國企業都在積極布局第四代半導體材料市場,在國內,從事第四代半導體材料研究和生產的企業和機構有上海光機所、上海微系統所、南京大學、山東大學、新湖中寶、藍曉科技、南大光電、中鋼國際等。
氧化鎵是代表性第四代半導體材料之一,以氧化鎵材料所制備的功率器件具有更優異的耐熱性、可靠性、靈敏度等,應用范圍更為廣闊。氧化鎵制備工藝包括水合法、中和法、三段電解法、微波水熱法等,由于氧化鎵熔點高、不易分解,大尺寸產品制備難度較大。全球范圍內,日本Flosfia、日本NCT在氧化鎵材料及功率器件研究方面處于領先水平,相比之下,我國氧化鎵研究及生產較為滯后。
銻化鎵(GaSb)是銻化物半導體的一種,作為第四代半導體材料之一,銻化鎵具有電子遷移率高、功耗低等特點,在光通信、紅外探測器、太陽能電池等領域應用前景廣闊。在全球范圍內,美國在銻化鎵研究和應用方面處于領先水平,相關企業有美國元素、美國ALB Materials等。
新思界
行業分析人士表示,近年來,得益于技術迭代,第四代半導體材料市場關注度日漸提升,全球布局企業數量不斷增加。在國際市場上,隨著研究不斷深入,第四代半導體材料研究已取得一定成果,但總體來看,目前第四代半導體材料仍處于產業化初期,距離規模化生產和應用仍較遠。