寬禁帶半導體材料的研發與應用方興未艾,正在掀起新一輪的熱潮。其中,碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)以高效的光電轉化能力、優良的高頻功率特性、高溫性能穩定和低能量損耗等優勢,成為支撐信息、能源、交通、國防等領域發展的重點新材料。中國工程院院士屠海令認為,發展寬禁帶半導體材料需要關注以下幾點。
(1)寬禁帶半導體材料及應用具有學科交叉性強、應用領域廣、產業關聯性大等特點,需要做好頂層設計,進行統籌安排。中國在SiC、GaN半導體材料的基礎研究、應用研究、產業化布局方面基本合理恰當,當務之急是加速SiC、GaN電力電子器件的研發,拓展其在民用領域的應用,搶占下一代功率電子產業的廣闊市場,推動新一代信息技術和新能源產業的快速發展。
(2)當前,國內SiC和GaN的研究與應用仍存在諸多問題,如襯底材料的完整性、外延層及歐姆接觸的質量、工藝穩定性、器件可靠性以及成本控制等,其產業化的難度較大。發展寬禁帶半導體,一方面要依靠自主研發,實現技術突破,滿足國防軍工對器件和電路的需求,并隨時將成熟技術通過軍民融合向民用領域轉移拓展;另一方面要充分發揮產學研用相結合的作用,開展以需求為導向,以市場為目標的研究與開發,做到克服瓶頸、解決難題、進入市場、用于實際。
(3)寬禁帶半導體應用研究和產業化是中國的短板。因此,需要設計、工藝、材料、可靠性、成品率、性價比全面滿足各類應用系統的要求。同時要注重設備儀器、檢驗標準、稅收政策、金融環境等全產業鏈和產業環境的建設,強化多方配合與協同發展,尤其要支持企業牽頭的應用研發和產業化工作。
(4)新一代信息產品市場將是寬禁帶半導體SiC、GaN發展的關鍵驅動力。由先進的SiC和GaN半導體技術帶動的市場空間將是巨大的,其社會經濟效益也會相當可觀。目前,國際民用電力電子器件產業化發展僅處于起步階段,尚未形成巨大的實際市場。如果集中力量協同創新,有可能在相關領域獲得優勢進而占據領先地位。