中國粉體網訊 按照推出時間早晚劃分，半導體材料目前已經劃分到了第三代。
第一代是從集成電路發明開始，最先晶體管是鍺材料，后面發展成硅材料。第二代半導體材料是20世紀八九十年代推出的砷化鎵和1990年后才開始真正用到了產業上的磷化銦材料。
2000年以后，主要是第三代半導體材料，以氮化鎵和碳化硅為主。2005年以后開始出現超寬禁帶半導體，上圖橫軸為材料引入時間，縱軸為材料的禁帶寬度，禁帶寬度在4eV以上的材料稱為超寬禁帶，包括目前比較典型的氧化鎵、金剛石和氮化鋁。
氮化鋁半導體材料及應用
AlN材料具有很高的直接帶隙(6.2eV)，是重要的藍光和紫外發光材料；AlN介電常數小，具有良好熱導率、高電阻率和擊穿場強。
4種超寬禁帶半導體材料性能
1、主要應用方向
（1）AlN作為重要的藍光和紫外發光材料，應用于紫外/深紫外發光二極管、紫外激光二極管以及紫外探測器等。此外，AlN可以和III族氮化物如GaN和InN形成連續的固溶體，其三元或四元合金可以實現其帶隙從可見波段到深紫外波段的連續可調，使其成為重要的高性能發光材料。
（3）AlN晶體做高鋁（Al）組份的AlGaN外延材料襯底還可以有效降低氮化物外延層中的缺陷密度，極大地提高氮化物半導體器件的性能和使用壽命。基于AlGaN的高質量日盲探測器已經獲得成功應用。
（4）AlN具有很高的非線性光學系數，可應用于二次諧波發射器。
2、研究熱點
圍繞其廣泛的應用方向，國際上對AlN研究的熱點主要包括以下幾個方面:
（1）AlN外延及制備技術；
（2）AlN基器件襯底技術；
（3）AlN接觸和摻雜層技術；
（4）深紫外(DUV)電子器件應用的AlN功能層特性；
（5）AlN深紫外LED和傳感器技術；
（6）AlN深紫外激光器及其應用；
（7）使用AlN材料的電子器件技術(HEMT、功率器件和高頻器件)；
（8）AlN材料的新應用(壓電器件、太赫茲器件、高溫電子器件等)。
比碳化硅更高級？
粉體網編輯認為，將氮化鋁與碳化硅放在一起比較意義不是很大。我們首先應該知道，半導體的“代”不是替代關系，而是同時存在的關系，各自應用范圍不同。比如CPU芯片，可能會一直使用第一代半導體材料。所謂第一代、第二代、第三代半導體，都是指的半導體材料，分別應用于不同的產品和場景。而當前最廣泛用于高電壓、大功率的射頻設備半導體材料仍是碳化硅。
來源：超寬禁帶半導體材料——氮化鋁單晶.人工晶體學報
盡管氮化鋁作為超寬禁帶半導體材料在某些方面如超高壓電力電子器件、射頻電子發射器、深紫外光電探測器、量子通信和極端環境應用等領域的應用要優于碳化硅，但只是應用領域不同而已，難以說是取代與被取代的關系。
AlN單晶的制備方法
AlN單晶的制備方法主要包括分子束外延(MBE)、氫化物氣相外延(HVPE)、金屬有機化合物氣相淀積(MOCVD)和物理氣相傳輸(PVT)法等。其中HVPE、MOCVD和MBE法多用來制備薄膜，HVPE生長速度快(100μm/h)，幾乎是MOCVD和MBE法的100倍，適合制作較厚的AlN薄膜。
AlN在器件中的應用
AlN主要用于微波毫米波器件、SAW器件、紫外/深紫外LED以及電力電子器件。其中AlN紫外LED的輸出功率已達到實用化需求，紫外/深紫外探測器仍在研制階段，中功率吉赫茲級通信用HEMT和SAW/體聲波(BAW)壓電器件正步入實用化階段。此外，AlN大功率電力電子器件進入快速發展期，新型AlN器件如MEMS器件、太赫茲器件、高溫器件等處于不斷探索和開發中。
參考來源：
[1]何君等.超寬禁帶AlN材料及其器件應用的現狀和發展趨勢
[2]李軍男等.超寬禁帶半導體材料的機遇與挑戰
[3]郝躍.寬禁帶與超寬禁帶半導體器件新進展
（中國粉體網編輯整理/山川）
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