当前位置: 新思界 > 产业 > 化工 > 聚焦 >

掺钪氮化铝(ScAlN)是新一代高频电子器件核心材料 应用潜力正不断释放

2025-08-14 17:32      责任编辑:王昭    来源:www.newsijie.com    点击:
分享到:

掺钪氮化铝(ScAlN)是新一代高频电子器件核心材料 应用潜力正不断释放

  掺钪氮化铝又称钪掺杂氮化铝、氮化钪铝,简称ScAlN或AlScN,是将稀土钪(Sc)元素掺入氮化铝(AlN)制成的新一代半导体材料。掺钪氮化铝为纤锌矿结构,压电性能随钪掺杂浓度增加呈现非线性变化。

  钪(Sc)是一种稀土元素,主要通过其在掺钪氮化铝中的应用,用于射频(RF)领域。我国是全球稀土材料供应大国,供应全球约70%的稀土材料,为维护国家安全和利益,2025年4月,中国商务部会同海关总署发布公告,对钪、镝等7类中重稀土相关物项实施出口管制措施。

  氮化铝(AlN)是一种宽禁带半导体材料,具有热稳定性好、高声速等特点,在微机电系统(MEMS)、射频器件中应用广泛。但纯氮化铝压电性能有限,随着5G通信向毫米波频段及6G太赫兹频段扩展,纯氮化铝材料逐渐无法满足频段宽度、插入损耗、带外抑制等性能指标要求。

  掺钪氮化铝通过引入稀土元素钪来增强压电响应,相比于纯氮化铝,具有更高的压电常数、更低的驱动电压、更高的功率密度、较好的CMOS兼容性等优势。作为新一代高频、高功率电子器件的核心材料,掺钪氮化铝在压电超声换能器、射频滤波器、惯性传感器、MEMS陀螺仪、薄膜体声波谐振器(FBAR)、堆叠式体声波谐振器(SMR-BAW)、量子器件等领域具有广阔应用前景。

  根据新思界产业研究中心发布的《2025-2029年全球及中国掺钪氮化铝(ScAlN)行业研究及十五五规划分析报告》显示,近年来,我国在掺钪氮化铝材料制备、性能优化、器件设计等方面取得了良好进展,相关企业包括南京宙讯微电子科技有限公司、武汉敏声新技术有限公司、湖南高创稀土新材料有限责任公司、奧趋光电技术(杭州)有限公司等。

  宙讯微电子拥有全球领先的掺钪氮化铝工艺技术和设备;武汉敏声率先在国内打通掺钪氮化铝全流程工艺,成功研发出适用于N77、N79等5G频段的BAW滤波器;奥趋光电于2021年推出了自主研发的高质量蓝宝石基掺钪氮化铝薄膜模板产品。

  新思界行业分析人士表示,掺钪氮化铝薄膜制备技术包括分子束外延法(MBE)、磁控溅射法、金属有机化学气相沉积法(MOCVD)等,由于掺钪氮化铝薄膜生长过程中容易出现从纤锌矿结构到立方晶系盐石结构的相变,掺钪氮化铝工业化大规模生产应用仍存在难题,尤其是高钪浓度的掺钪氮化铝。

  为突破传统技术路径、实现掺钪氮化铝材料及器件自主可控,2025年河北大学牵头申报的“第四代半导体材料AlScN(掺钪氮化铝)”项目获批国家重点研发计划颠覆性技术创新重点专项。

关键字: