文档介绍：关于氮化镓材料的特性及其发展前景的探讨
MSE09 JesusChristHC
(长沙中南大学 410012)
摘要:作为第三代半导体材料的代表,氮化镓基半导体材料是新兴半导体光电产业的核心材料和基础器件,不仅带来了IT行业数字化存储技术的草命,也将推动通讯技术发展,并彻底改变人类传统照明的历史。氮化镓基半导体材料内、外量子效率高,具备高发光效率,高热导率、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性,是目前世界上最先进的半导体材料,可制成高效蓝、绿、紫、白色发光二极管和激光器。氮化镓基激光器在增大信息的光存储密度、激光打印、深海通信、大气环境检测等领域有着广泛的应用前景和巨大的市场需求,如果氮化镓基激光器替代目前的DVD光头,其记录密度可以达到现行的2~3 倍,如果打印机采用氮化镓基激光器,其分辨率可以从现在标准的6 0 0 d p i 提高到1 2 0 0 d p i 。作为一种化合物半导体材料,氮化镓材料具有许多硅基半导体材料所不具备的优异性能,包括能够满足大功率、高温高频和高速半导体器件的工作要求。其中氮化镓区别于第一和第二代半导体材料最重要的物理特点是具有更宽的禁带,可以发射波长比红光更短的蓝光。
关键词:GaN 半导体 LED
引言
GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点,是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料,并与SiC、金刚石等半导体材料一起,被誉为是继第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好(几乎不被任何酸腐蚀)等性质和强的抗辐照能力,在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。作为一种具有独特光电属性的优异半导体材料,氮化镓的应用市场可以分为两个部分: ( 1) 凭借氮化镓半导体材料在高温高频、大功率工作条件下的出色性能取代部分硅和其它化合物半导体材料器件市场;( 2) 凭借氮化镓半导体材料宽禁带、激发蓝光的独特性质开发新的光电应用产品。主要应用于以下几个方面:( 1 ) 大屏幕、车灯、交通灯等领域氮化镓基蓝、绿光LED产品的出现从根本上解决了发光二极管三基色缺色的问题,是全彩显示不可缺少的关键器件。蓝、绿光L E D具有体积小,冷光源、响应时间短、发光效率高、防爆、节能、使用寿命长( 使用寿命可达1 0 万小时以上) 等特点。因此蓝色发光二极管在大屏幕彩色显示、车辆及交通、多媒体显像、L CD 背光源、光纤通信、卫星通信和海洋光通信等领域大有用武之地。( 2 )为半导体照明奠定产业化基础在丰富了色彩的同时,氮化镓基L E D最诱人的发展前景是其用作普通白光照明。半导体照明一旦成为现实,其意义不亚于爱迪生发明白炽灯。按照目前的技术水平和发展趋势。半导体普通白光照明市场的开始启动大约会在2 0 0 6 年前后,而某些特殊照明市场已经开始启动。( 3 ) 带来数字化存储技术的革命蓝色激光器( L D)将对1 T 业的数据存储产生革命性的影响。蓝光L D因具有波长短、体积小、容易制作、高频调制等特点,将取代目前的红外光等激光器(目前的V CD ~ D DV D的激光光头为红外光源),在民用领域有着很大的潜在市场。( 4 ) 军事领域有重要的用途在军事上可制成蓝光激光器,具有驱动能耗