第四代半导体材料是指以金刚石(C)、氧化镓(Ga2O3)、氮化铝(AlN)以及锑化物(GaSb、InSb)为代表的超窄禁带(UNBG)半导体材料。第四代半导体材料是新一代半导体材料,与其他半导体材料相比,第四代半导体材料具有体积小、能耗低、功能强、迁移率高等特点,可用在探测器、光电器、激光器等器件中。
目前半导体材料已经历四代,包括第一代元素半导体材料(以硅、锗为代表)、第二代化合物半导体材料(以砷化镓、磷化铟为代表)、第三代宽禁带半导体材料(以碳化硅、氮化镓、氧化锌为代表)以及第四代超窄禁带半导体材料。目前第三代半导体材料研究热情较高,但随着技术迭代,第四代半导体材料也备受市场关注。
根据新思界产业研究中心发布的《
2023-2027年中国第四代半导体材料行业市场行情监测及未来发展前景研究报告》显示,作为科技战略必争高地,目前全球各国企业都在积极布局第四代半导体材料市场,在国内,从事第四代半导体材料研究和生产的企业和机构有上海光机所、上海微系统所、南京大学、山东大学、新湖中宝、蓝晓科技、南大光电、中钢国际等。
氧化镓是代表性第四代半导体材料之一,以氧化镓材料所制备的功率器件具有更优异的耐热性、可靠性、灵敏度等,应用范围更为广阔。氧化镓制备工艺包括水合法、中和法、三段电解法、微波水热法等,由于氧化镓熔点高、不易分解,大尺寸产品制备难度较大。全球范围内,日本Flosfia、日本NCT在氧化镓材料及功率器件研究方面处于领先水平,相比之下,我国氧化镓研究及生产较为滞后。
锑化镓(GaSb)是锑化物半导体的一种,作为第四代半导体材料之一,锑化镓具有电子迁移率高、功耗低等特点,在光通信、红外探测器、太阳能电池等领域应用前景广阔。在全球范围内,美国在锑化镓研究和应用方面处于领先水平,相关企业有美国元素、美国ALB Materials等。
新思界
行业分析人士表示,近年来,得益于技术迭代,第四代半导体材料市场关注度日渐提升,全球布局企业数量不断增加。在国际市场上,随着研究不断深入,第四代半导体材料研究已取得一定成果,但总体来看,目前第四代半导体材料仍处于产业化初期,距离规模化生产和应用仍较远。