每个时代都有一群爱“玩”的人，比如瓦特玩出了蒸汽机，……
近年来，以智能手机、智能硬件为代表的电子产品技术飞速……
模块化这个概念在许多电子产品上都有体现，因为可定制化……
智能手机逐渐成为了现代生活中必不可少的一部分，人们也……
演讲人：吴际时间： 10:00:00
演讲人：陈雄基时间： 10:00:00
演讲人：李桢时间： 10:00:00
预算：小于￥1,000预算：￥10,000-￥50,000
国产6英寸碳化硅晶片诞生 打破国外垄断
[导读]日前，中国科学院物理研究所研究员陈小龙研究组与北京天科合达蓝光半导体有限公司(以下简称天科合达)合作，解决了6英寸扩径技术和晶片加工技术，成功研制出了6英寸碳化硅单晶衬底。
日前，中国科学院物理研究所研究员陈小龙研究组与北京天科合达蓝光半导体有限公司(以下简称天科合达)合作，解决了6英寸扩径技术和晶片加工技术，成功研制出了6英寸碳化硅单晶衬底。
从2英寸、3英寸、4英寸到如今的6英寸碳化硅单晶衬底，陈小龙团队花了10多年时间，在国内率先实现了碳化硅单晶衬底自主研发和产业化。
第三代半导体材料
研究人员告诉记者，上世纪五六十年代，硅和锗构成了第一代半导体材料，主要应用于低压、低频、中功率晶体管以及光电探测器中。相比于锗半导体器件，硅材料制造的半导体器件耐高温和抗辐射性能较好。
到了上世纪60年代后期，95%以上的半导体、99%的集成电路都是用硅半导体材料制造的。直到现在，我们使用的半导体产品大多是基于硅材料的。
进入上世纪90年代后，砷化镓、磷化铟代表了第二代半导体材料，可用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件。因信息高速公路和互联网的兴起，第二代半导体材料被广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信和GPS导航等领域。
与前两代半导体材料相比，第三代半导体材料通常又被称为宽禁带半导体材料或高温半导体材料。其中，碳化硅和氮化镓在第三代半导体材料中是发展成熟的代表。
记者了解到，碳化硅单晶是一种宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大，临界击穿场强大，热导率高，饱和漂移速度高等诸多特点，被广泛应用于制作高温、高频及大功率电子器件。
关于氮化镓，曾有报道称，一片2英寸的氮化镓晶片，可以生产出1万盏亮度为节能灯10倍、发光效率为节能灯3～4倍、寿命为节能灯10倍的高亮度LED照明灯;也可以制造出5000个平均售价在100美元左右的蓝光激光器;还可以被应用在电力电子器件上，使系统能耗降低30%以上。
由于碳化硅和氮化镓的晶格失配小，碳化硅单晶是氮化镓基LED、肖特基二极管、金氧半场效晶体管等器件的理想衬底材料。物理所先进材料与结构分析实验室陈小龙研究组(功能晶体研究与应用中心)长期从事碳化硅单晶生长研究工作。
大尺寸晶片的突围
虽然用于氮化镓生长最理想的衬底是氮化镓单晶材料，该材料不仅可以大大提高外延膜的晶体质量，降低位错密度，还能提高器件工作寿命、工作电流密度和发光效率。但是，制备氮化镓体单晶材料非常困难，到目前为止尚未有行之有效的办法。
为此，科研人员在其他衬底(如碳化硅)上生长氮化镓厚膜，然后通过剥离技术实现衬底和氮化镓厚膜的分离，分离后的氮化镓厚膜可作为外延用的衬底。尽管以氮化镓厚膜为衬底的外延，相比在碳化硅材料上外延的氮化镓薄膜，位元错密度要明显低，但价格昂贵。
于是，陈小龙团队选择了碳化硅单晶衬底研究。他指出，碳化硅单晶衬底有许多突出的优点，如化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光等，但也有不足，如价格太高。
碳化硅又称金钢砂或耐火砂。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。碳化硅单晶系第三代高温宽带隙半导体材料。
早年，全球市场上碳化硅晶片价格十分昂贵，一片2英寸碳化硅晶片的国际市场价格曾高达500美元(2006年)，但仍供不应求。高昂的原材料成本占碳化硅半导体器件价格的10%以上，&碳化硅晶片价格已成为第三代半导体产业发展的瓶颈。&陈小龙说。
为了降低器件成本，下游产业对碳化硅单晶衬底提出了大尺寸的要求。因而，采用先进的碳化硅晶体生长技术，实现规模化生产，降低碳化硅晶片生产成本，将促进第三代半导体产业的迅猛发展，拓展市场需求。
天科合达成立于2006年，依托于陈小龙研究团队中在碳化硅领域的研究成果。自成立以来，天科合达研发出碳化硅晶体生长炉和碳化硅晶体生长、加工技术及专业设备，建立了完整的碳化硅晶片生产线。
这些年来，天科合达致力于提高碳化硅晶体的质量，以及大尺寸碳化硅晶体的研发，将先进的碳化硅晶体生长和加工技术产业化，大规模生产和销售具有自主知识产权的碳化硅晶片。
10年自主创新之路
美国科锐公司作为碳化硅衬底提供商，曾长期垄断国际市场。2011年，科锐公司发布了6英寸碳化硅晶体，同年，天科合达才开始量产4英寸碳化硅晶体。
2013年，陈小龙团队开始进行6英寸碳化硅晶体的研发工作，用了近一年的时间，团队研发的国产6英寸碳化硅单晶衬底问世。测试证明，国产6英寸碳化硅晶体的结晶质量很好，该成果标志着物理所碳化硅单晶生长研发工作已达到国际先进水平，可以为高性能碳化硅基电子器件的国产化提供材料基础。
&虽然起步有点晚，但通过10多年的自主研发，我们与国外的技术差距在逐步缩小。&陈小龙说。作为国内碳化硅晶片生产制造的先行者，天科合达打破了国外垄断，填补了国内空白，生产的碳化硅晶片不仅技术成熟，还低于国际同类产品价格。
截至2014年3月，天科合达形成了一条年产7万片碳化硅晶片的生产线，促进了我国第三代半导体产业的持续稳定发展，取得了较好的经济效益和社会效益。
陈小龙指出，当前碳化硅主要应用于三大领域：高亮度LED、电力电子以及先进雷达，以后还可能走进家用市场，这意味着陈小龙团队的自主创新和产业化之路还将延续。
美国在碳化硅晶片技术上遥遥领先，广泛应用于F-22等先进武器。
碳化硅晶片的主要应用领域有LED固体照明和高频率器件,在高温、高压、高频、大功率、光电、抗辐射、微波性等电子应用领域和航天、军工、核能等极端环境应用有着不可替代的优势。
碳化硅的应用领域极为广泛
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热门关键词我国成功研制出6英寸碳化硅晶片 年产7万片
来源：环球网
发布日期： 15:39:00
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从2英寸、3英寸、4英寸到如今的6英寸碳化硅单晶衬底，陈小龙团队花了10多年时间，在国内率先实现了碳化硅单晶衬底自主研发和产业化。
不久前，中国科学院物理研究所研究员陈小龙研究组与北京天科合达蓝光半导体有限公司(以下简称天科合达)合作，解决了6英寸扩径技术和晶片加工技术，成功研制出了6英寸碳化硅单晶衬底。
从2英寸、3英寸、4英寸到如今的6英寸碳化硅单晶衬底，陈小龙团队花了10多年时间，在国内率先实现了碳化硅单晶衬底自主研发和产业化。
第三代半导体材料
研究人员表示，上世纪五六十年代，硅和锗构成了第一代半导体材料，主要应用于低压、低频、中功率晶体管以及光电中。相比于锗半导体器件，硅材料制造的半导体器件耐高温和抗辐射性能较好。
到了上世纪60年代后期，95%以上的半导体、99%的集成电路都是用硅半导体材料制造的。直到现在，我们使用的半导体产品大多是基于硅材料的。
进入上世纪90年代后，砷化镓、磷化铟代表了第二代半导体材料，可用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件。因信息高速公路和互联网的兴起，第二代半导体材料被广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信和GPS导航等领域。
与前两代半导体材料相比，第三代半导体材料通常又被称为宽禁带半导体材料或高温半导体材料。其中，碳化硅和氮化镓在第三代半导体材料中是发展成熟的代表。
据了解到，碳化硅单晶是一种宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大，临界击穿场强大，热导率高，饱和漂移速度高等诸多特点，被广泛应用于制作高温、高频及大功率电子器件。
关于氮化镓，曾有报道称，一片2英寸的氮化镓晶片，可以生产出1万盏亮度为10倍、发光效率为节能灯3～4倍、寿命为节能灯10倍的高亮度LED;也可以制造出5000个平均售价在100美元左右的蓝光激光器;还可以被应用在电力电子器件上，使系统能耗降低30%以上。
由于碳化硅和氮化镓的晶格失配小，碳化硅单晶是氮化镓基LED、肖特基二极管、金氧半场效晶体管等器件的理想衬底材料。物理所先进材料与结构分析实验室陈小龙研究组(功能晶体研究与应用中心)长期从事碳化硅单晶生长研究工作。
大尺寸晶片的突围
虽然用于氮化镓生长最理想的衬底是氮化镓单晶材料，该材料不仅可以大大提高外延膜的晶体质量，降低位错密度，还能提高器件工作寿命、工作电流密度和发光效率。但是，制备氮化镓体单晶材料非常困难，到目前为止尚未有行之有效的办法。
为此，科研人员在其他衬底(如碳化硅)上生长氮化镓厚膜，然后通过剥离技术实现衬底和氮化镓厚膜的分离，分离后的氮化镓厚膜可作为外延用的衬底。尽管以氮化镓厚膜为衬底的外延，相比在碳化硅材料上外延的氮化镓薄膜，位元错密度要明显低，但价格昂贵。
于是，陈小龙团队选择了碳化硅单晶衬底研究。他指出，碳化硅单晶衬底有许多突出的优点，如化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光等，但也有不足，如价格太高。
碳化硅又称金钢砂或耐火砂。碳化硅是用、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。碳化硅单晶系第三代高温宽带隙半导体材料。
早年，全球市场上碳化硅晶片价格十分昂贵，一片2英寸碳化硅晶片的国际市场价格曾高达500美元(2006年)，但仍供不应求。高昂的原材料成本占碳化硅半导体器件价格的10%以上，&碳化硅晶片价格已成为第三代半导体产业发展的瓶颈。&陈小龙说。
为了降低器件成本，下游产业对碳化硅单晶衬底提出了大尺寸的要求。因而，采用先进的碳化硅晶体生长技术，实现规模化生产，降低碳化硅晶片生产成本，将促进第三代半导体产业的迅猛发展，拓展市场需求。
天科合达成立于2006年，依托于陈小龙研究团队中在碳化硅领域的研究成果。自成立以来，天科合达研发出碳化硅晶体生长炉和碳化硅晶体生长、加工技术及专业设备，建立了完整的碳化硅晶片生产线。
这些年来，天科合达致力于提高碳化硅晶体的质量，以及大尺寸碳化硅晶体的研发，将先进的碳化硅晶体生长和加工技术产业化，大规模生产和销售具有自主知识产权的碳化硅晶片。
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美国科锐公司作为碳化硅衬底提供商，曾长期垄断国际市场。2011年，科锐公司发布了6英寸碳化硅晶体，同年，天科合达才开始量产4英寸碳化硅晶体。
2013年，陈小龙团队开始进行6英寸碳化硅晶体的研发工作，用了近一年的时间，团队研发的国产6英寸碳化硅单晶衬底问世。测试证明，国产6英寸碳化硅晶体的结晶质量很好，该成果标志着物理所碳化硅单晶生长研发工作已达到国际先进水平，可以为高性能碳化硅基电子器件的国产化提供材料基础。
&虽然起步有点晚，但通过10多年的自主研发，我们与国外的技术差距在逐步缩小。&陈小龙说。作为国内碳化硅晶片生产制造的先行者，天科合达打破了国外垄断，填补了国内空白，生产的碳化硅晶片不仅技术成熟，还低于国际同类产品价格。
截至2014年3月，天科合达形成了一条年产7万片碳化硅晶片的生产线，促进了我国第三代半导体产业的持续稳定发展，取得了较好的经济效益和社会效益。
陈小龙指出，当前碳化硅主要应用于三大领域：高亮度LED、电力电子以及先进雷达，以后还可能走进家用市场，这意味着陈小龙团队的自主创新和产业化之路还将延续。
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1)&&GaAs materials
砷化镓材料
532 nm CW laser induced damage of GaAs materials;
532nm连续激光对砷化镓材料损伤的研究
2)&&GaAs based materials
砷化镓基材料
3)&&gallium arsenide epitaxy material
砷化镓外延材料
4)&&Gallium arsenide
In this paper, polyferric silicate sulfate (PFSS) was prepared and arsenic-containing wastewater from gallium arsenide plant was flocculated by it.
用自制的无机高分子聚合硅酸铁(PFSS),对砷化镓生产中的含砷废水进行了混凝处理。
Arsenic containing wastewater from gallium arsenide production was treated by coagulation process using self made polyferric metasilicate.
用自制的聚合硅酸铁 (PFSiC)对砷化镓生产中的含砷废水进行混凝处理。
A great deal of wastewater was produced in the manufacturing of gallium arsenide wafers,and the main contamination was gallium arsenide particles in suspension.
砷化镓晶片生产过程中 ,产生大量废水 ,其中主要污染物是悬浮状态的砷化镓微粒。
Study on recovering Ga from GaAs scraps
真空法处理砷化镓废料回收镓的研究
A Quantitative Method of AB Microscopic Defects in Semi-insulating GaAs Single C
半绝缘砷化镓单晶中AB微缺陷的定量测量方法
Microscopic
砷化镓半导体外延层的电子声成像
6)&&φ 76mm GaAs
76mm砷化镓
补充资料：砷化镓材料
&&&&　　Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料。它具有一些优于硅的性能，已成为仅次于硅材料的重要半导体材料。H.韦尔克于1952年提出的Ⅲ－Ⅴ族化合物具有优良的半导电性质。当时从禁带宽度和电子迁移率推测砷化镓兼具硅和锗的优点，于是开展了对砷化镓等化合物半导体材料的研究。最初10年进展不大。1962年砷化镓激光器问世以后，砷化镓器件发展很快。尽管由砷化镓取代硅、锗的设想尚未实现，但它在激光、发光和微波等方面已显示出优异的性能。用砷化镓已制造出高速集成电路，对材料质量提出更高要求，促使砷化镓材料的研究更加深入。　　　　砷化镓材料的制备 　与硅相仿，砷化镓材料也可分为体单晶和外延材料两类。体单晶可以用作外延的衬底材料，也可以采用离子注入掺杂工艺直接制造集成电路（采用高质量、大截面、半绝缘砷化镓单晶）。重点是液封直拉法（即液封乔赫拉斯基法，简称LEC法）,但水平舟生长法（即水平布里其曼法）因制出的单晶质量和均匀性较好，仍然受到一定的重视。液封直拉法的一个新发展是在高压单晶炉内用热解氮化硼 (PBN)坩埚和干燥的氧化硼液封剂直接合成和拉制不掺杂、半绝缘砷化镓单晶。另外，常压下用石英坩埚和含水氧化硼为液封剂的方法也已试验成功。不论水平舟生长法或是液封直拉法，晶体的直径均可达到100～150毫米而与硅单晶相仿。　　　　砷化镓的外延生长按工艺可分为气相和液相外延，所得外延层在纯度和晶体完整性方面均优于体单晶材料。通用的汽相外延工艺为Ga/AsCl3/H2法,这种方法的变通工艺有Ga/HCl/AsH3/H2和Ga/AsCl3/N2法。为了改进Ga/AsCl3/H2体系气相外延层的质量，还研究出低温和低温低压下的外延生长工艺。液相外延工艺是用 Ga/GaAs熔池覆盖衬底表面,然后通过降温以生长外延层,也可采用温度梯度生长法或施加直流电的电外延法。在器件(特别是微波器件)的制造方面,汽相外延的应用比液相外延广泛。液相外延可用来制造异质结(如GaAs/AlxGa1-xAs)，因此它是制造砷化镓双异质结激光器和太阳电池等的重要手段。　　　　砷化镓外延技术还有分子束外延和金属有机化合物汽相沉积外延。分子束外延是在超高真空条件下，使一个或多个热分子束与晶体表面相作用而生长出外延层的方法。对入射分子或原子束流施加严格的控制，可以生长出超晶格结构，例如由交替的GaAs和AlxGaAs薄层（厚度仅10埃）所组成的结构。金属有机化合物汽相沉积外延是用三甲基镓或三乙基镓与砷烷相作用而生长外延层。用这种方法也能适当地控制外延层的浓度、厚度和结构。与分子束外延相比，金属有机化合物汽相沉积外延设备和工艺均较简单，但分子束外延层的质量较高。　　　　材料中的深能级缺陷 　砷化镓中的杂质和缺陷（特别是深能级缺陷）对器件性能影响很大。作为化合物半导体，砷化镓中的深能级缺陷问题远比硅、锗复杂。例如，半绝缘砷化镓中最重要的深电子陷阱 ELZ和在液相外延砷化镓中发现的A、B空穴陷阱的本性和行为都有待于研究。　　　　应用 　砷化镓器件主要包括光电器件和微波器件两大类。砷化镓以及其他Ⅲ-Ⅴ族化合物具有直接跃迁的能带结构，在光电应用方面处于有利的地位。常用的光电器件有:AlxGaAs/GaAs和InGaxPAsy/InP两种结构的双异质结激光器，红外和可见光发光管，砷化镓太阳电池。在微波器件方面，砷化镓的高迁移率和低有效质量使器件得以在更高频率下工作。另外，基于电子转移效应，已研制出耿氏管一类器件。70年代初，由于高质量砷化镓外延材料和精细光刻工艺的突破，砷化镓肖特基势垒场效应晶体管(MESFET)取得了显著的进展，频率、增益和噪声等参数均优于硅场效应晶体管。超晶格结构的出现为高电子迁移率晶体管(HEMT)的研制成功创造了条件。　　　　砷化镓材料的研究课题有：低位错、大直径、非掺杂、半绝缘砷化镓单晶的制备；深能级缺陷的阐明与控制；低界面态密度氧化物层的获得等。　　
说明：补充资料仅用于学习参考，请勿用于其它任何用途。}