宽禁带半导体为何能成为第三代半导体

引用莎士比亚的话来说就是：To be or not to be,that's a question.翻译成北京话就是：这么着儿，还是那么着儿。具体来说就是一个好的半导体一定要是一个可以选择的状态，比如我给它加电压，它就导通（这么着儿），我不给它加电压，它就应该关闭（那么着儿）。同理如果我给它加电压它导通（这么着儿），我不给它加电压它还这么着儿（导通），那这就是个导体。如果我不给它加电压它关闭，当我给它加电压它还这么着儿（关闭），那它就是个绝缘体。

宽禁带的优势

第三代半导体主要是指宽禁带半导体，那么这个“宽禁带”到底怎样带来性能优势呢？

大家都知道电子的定向移动形成电流，继续之前的举例，电子这位“运动员”只需要跨过栏架或者高墙就完成工作了。但是电子跨过护栏和高墙都需要一些力气，这种时候如果有人能扶他一下就会很省力了。这些帮助者可以是光照或者外加电压，为其提供能量。

前文已经介绍了半导体的职责，那么现在就是如果选择“To be or not to be”的交界线了，在例子中这个交界线就是障碍物的高度和厚度，也就是实际中的禁带宽度。所以针对应用选择一个合适的“禁带宽度”材料就很重要了。

以金刚石为例，金刚石的禁带宽度达5.5eV，远大于Ge（0.67eV）、Si（1.12eV）和GaAs（1.43ev）等常规材料，这不仅保证了金刚石器件能在700-1000度下安全工作，有良好的抗辐射加固能力，而且大大提高了器件的雪崩击穿电压压。

另外禁带宽度也与场效应管的沟道导通电阻有关，禁带宽度越大，相应器件就会具有较低的导通电阻。

金刚石热导率很大，因此用金刚石制作的器件散热性能良好。金刚石的介质击穿场强也很高，大致为V/cm，所以能提高器件的最高工作温度和功率。

同时金刚石的介电常数较低，这可以影响到器件的阻抗，并且有利于提高器件的工作频率。

第三代半导体的应用

LED：

第三代半导体以氮化镓、氮化铝、氮化铟这些三族氮化物为例，这些氮化物半导体可以制作蓝光LED、绿光LED，最终可以通过组合的方式实现白光LED。现在不少手机屏幕，显示器的背部光源用的就是LED。

人类用氮化物制造LED的历史其实有很长时间了，中村修二于1993年在日本日亚化学工业株式会社就职期间，基于GaN开发了高亮度蓝色LED。中村修二于2014年与赤崎勇，天野浩因发明“高效蓝色发光二极管”而获得诺贝尔物理学奖。

出自《我国半导体市场:继续直线上升——我国超高亮度及白光LED产业的现状与发展》

此文章发表于2005年，在那时国外很多公司已经将氮化物用于制作LED，并且实现了商业化。

紫外探测：

紫外探测是第三代半导体的重要应用之一。

（编辑：西安站长网）

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