第三代半導體生產應用“四高兩涂”碳基材料的技術現狀

＊龍振 肖樂 陳雄姿 吳建 王艷艷 戴煜*

（1.南昌大學 物理與材料學院 江西 330031 2.南昌大學 國際材料創新研究院 江西 330031 3.湖南頂立科技股份有限公司 湖南 410118）

20世紀50年代起半導體材料開始發展，至今為止開啟了第三代半導體的時代。第一代半導體主要以硅（Si）為代表，主要應用于中低壓和中低頻的功率器件；第二代以砷化鎵（GaAs）為代表的化合物半導體，主要應用于微波功率器件和光電子等領域[1]。從21世紀開始，隨著5G通信、新能源汽車等新興電子科技技術的發展，對材料溫度、頻率和散熱有了更高要求，傳統的半導體材料由于自身的局限性，無法滿足各個領域的需求，取而代之的是第三代半導體，如碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）。

高純S i C 粉、高純石墨、高純碳粉、高純硬氈、SiC涂層、TaC涂層是第三代半導體制備過程的關鍵材料，因此針對該方面的研究對促進第三代半導體行業發展具有重要的意義。

1.半導體材料概述

第三代半導體具有高臨界擊穿電場、高熱導率、高電子飽和漂移率和高電子遷移率等優異特性，如今廣泛應用在5G信號站、新能源汽車和LED等領域[2]。GaN作為第三代半導體Ⅲ族氮化物，在禁帶寬度、擊穿場強、導熱系數等方面具有明顯的優勢，是唯一能夠同時實現高頻率、高效率和高功率材料。這獨特的特性使GaN適用于要求較苛刻的領域，如5G通信，它要求頻率覆蓋率超過40GHz，輸出功率從幾瓦到幾百瓦。

SiC與GaN最顯著的區別在于它們的導熱性，其導熱系數是GaN的三倍。這一特性使SiC成為工作電壓在1200V以上的大功率、高溫和高電壓器件的主要選擇。……