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下一代半导体:一路向宽,一路向窄

随着以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体步入产业化阶段,对新一代半导体材料的探讨已经进入大众视野。走向产业化的锑化物,以及国内外高度关注的氧化镓、金刚石、氮化铝镓等,都被视为新一代半导体材料的重要方向。从带隙宽度来看,锑化物属于窄带半导体,而氧化镓、金刚石、氮化铝属于超宽禁带半导体。新一代半导体材料,将一路向宽,还是一路向窄?

超宽禁带半导体:

“上天入海”,适用范围广泛

禁带的宽度决定了电子跃迁的难度,是半导体的导电性的决定因素之一。禁带越宽,半导体材料越接近绝缘体,器件稳定性越强,因而超宽禁带半导体能应用于高温、高功率、高频率以及较耐辐照等特殊环境。

“硅器件工作温度范围相对有限,而超宽禁带半导体可谓‘上天下海’,适应范围非常宽广。”中国科学院半导体研究所研究员闫建昌向《中国电子报》记者表示。

在光电子领域,超宽禁带半导体在紫外发光、紫外探测有着广阔的应用空间。基于氮化铝镓等超宽禁带半导体的紫外发光二极管和紫外激光二极管应用于杀菌消毒等医疗卫生领域,特定波长的紫外线能帮助人体补钙。在工业上,超宽禁带可用于制造大功率的紫外光源。

在超宽禁带半导体中,氮化铝镓(氮化铝和氮化镓的合金材料)、氧化镓、金刚石是较有代表性的几个方向。

与氧化镓、金刚石等禁带宽度相对固定的材料不同,氮化铝镓的禁带宽度可以在一定范围内调节,是一种灵活的半导体材料。

“通过调节铝的组份,氮化铝镓可以实现不同的禁带宽度,范围在氮化镓的3.4 eV到氮化铝的6 eV之间。通过合适的比例,可以获得特定的禁带宽度,发射相应波长的紫外线,这是一个有趣也有用的属性。”闫建昌表示。

在制备技术方面,氮化铝镓已经具备了一定的积累。

“氮化镓和氮化铝外延制备的主流方法是MOCVD(金属有机物化学气相沉积),在工艺、设备等产业环节已经有了二三十年的积累。氮化铝镓作为氮化镓、氮化铝的合金材料,在外延制备上与两者有很多相通之处,产业化已经开始起步,预计在接下来的3—5年,会具备规模化量产的水准。”闫建昌向记者指出。

氧化镓相比宽禁带半导体具有更高的能量转换效率。目前,氧化镓材料制备水平进展较快,但是外延、器件方面还有很多工作要做。

“氧化镓的禁带宽度比氮化镓、碳化硅等更宽,功率可以做得更高,也更加省电。氧化镓的制备条件比较苛刻,目前外延材料以2-3寸的小尺寸为主,量产和应用还有一段路要走。” 西安电子科技大学郭辉副教授向《中国电子报》记者表示。

闫建昌指出,散热能力不足是氧化镓的弊端,如何绕开这个弊端的话,去充分发挥它在功率器件的优势,是值得关注的发展方向。

金刚石被视为“终极半导体”材料,具有超宽禁带、高导热系数、高硬度的特点。但也由于硬度最高,实现半导体级别的高纯净度也最为困难,与产品化、产业化还有相当的距离。

“金刚石难以实现半导体级别的制备和掺杂,但我们可以利用类金刚石或者金刚石颗粒去改善半导体器件的散热,把金刚石自身的优势和长处先发挥出来。”闫建昌说。

窄禁带半导体:

继续拓展光谱范围,集中应用在红外光

与超宽禁带半导体相反,锑化物等窄禁带半导体具有高迁移率、导电性强的特点,应用领域也集中在红外线,与超宽禁带应用的紫外线正好分布在光谱两端。可以说,超宽禁带和窄禁带半导体拓展了人类对光谱的利用范围。

在光电子领域,锑化物材料体系有希望成为未来红外成像系统的主要材料体系。据中科院半导体研究所教授牛智川介绍,传统红外光电材料由于均匀性不足、基片面积小、良率极低等瓶颈,难以实现大阵列、双色、多色焦平面以及甚远红外焦平面的制造。

“锑化物在具有高性能的前提下,带隙调控适用范围更广、成本更低、制造规模更大,锑化镓基半导体外延材料技术已经成长为红外光电器件制造的主流。”牛智川向《中国电子报》记者表示。

在微电子领域,锑化物半导体具有超过前三代半导体体系的超高速迁移率,在发展超低功耗超高速微电子集成电路器件方面潜力重大。

在热电器件领域,含锑元素的各类晶体材料具有优良的热电和制冷效应,是长期以来热电制冷器件领域的重要技术方向,具有广阔的应用前景。

在制备方面,锑化物窄带隙半导体与砷化镓、磷化铟等III-V族体系的结构特性、制备工艺类似或兼容,因此不存在量产技术的障碍,其制备成本主要受单晶衬底晶圆面积、外延材料量产容量、工艺集成技术良率的制约。

“随着功能器件需求放大,基于锑化物的激光器和探测器制造已经在量产方面获得了充分的验证,在光电子功能的各类应用领域制造规模逐步扩大,已经具备量产条件。”牛智川指出。

下一代半导体:

越走越“宽”还是越“窄”?

新一代半导体材料是产业变革的基石。从以硅为代表的第一代半导体材料,以砷化镓、磷化铟为代表的第二代半导体材料,以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体材料,半导体器件的工作范围和适用场景不断拓展,为信息社会的发展提供有力支撑。

半导体代表性材料进阶图 下图

那么,真正具有技术前景的新一代半导体材料,应该具备哪些要素?

牛智川表示,评估半导体材料的发展前景时,应注重两个指标。

一是能否发展出高可控性的量产制备技术,这是判断新体系材料是否具有长期发展前景的必要前提。在面向实际应用发展的初期阶段,必须评估规模化生产平台的可行性,包括大型制造设备等,并通过小试和中试工程化考验,检验产品良率和器件性能的稳定性。

其次是技术迭代链条是否完善,这是市场化成败的必要考量。半导体技术迭代链条包括所有技术环节所需的相关支撑条件是否具备可靠来源,市场周期的波动率,用户对产品需求性价比,以及对比竞品材料的优劣等。

在具备产业化前景的基础上,该如何发挥材料自身的性质,使之转化为产业发展的动力并释放市场价值?

闫建昌表示,每一种材料都有自身的优势和局限性,要充分发挥或者挖掘其有利因素,以扬长避短。曾经业界认为氮化镓材料缺陷密度太高,不可能用来发光,但氮化镓的一些特殊机制能够绕开缺陷密度的问题,并基于自身的硬度和化学稳定性等优势弥补纯净度的不足,赢得了发展空间。

“无论氮化铝镓、氧化镓还是金刚石,在器件和产业发展上还有很大的空间。发展的基础取决于材料本身和材料制备水平,要实现更低的缺陷密度,把材料的优势和潜力充分发掘出来,这是未来超宽禁带技术和产业发展的基础。”闫建昌说。

郭辉表示,新材料的上量有一个过程,要考虑综合效益,找寻市场地位。

“在微电子领域,超宽禁带半导体主要用于功率半导体,既要考虑材料本身的制备成本和功率器件本身的成本,也要考虑器件用在系统内的成本。通过综合效益寻找市场空间,形成市场竞争力。”郭辉说。

牛智川表示,要在扎实做好实验室技术开发研究基础上,深入理解材料物性优化的基本技术方法、路径,全方位建立基础物理化学性质数据,形成从设计到器件功能实现的最佳迭代模式。在此基础上,建设中试平台,集中考验实现高良率工程化制造的技术流程、方案和规范。后续增加用户定制要求,逐步完善器件的特定功能的量产制造技术、提高迭代效率,与市场深度融合。#财经##微博股票##今日看盘##财经头条##投资##财经头条文章#

认清了一个男人,最好的处理方式:放手离开

01
爱一个人是什么样子的呢?
其实爱一个人就是她的每一个瞬间都想相遇,因为缺席了过去,所以才想要参与她的未来,珍惜每一个跟她相处的当下。
感情里,女人最想要的其实是男人对她的在乎,因为在乎,所以疼爱,因为在乎,所以主动,因为在乎,所以才会去付出。
一个男人若是不在乎你,证明你在他心里的位置是可有可无的,他也不会对你偏爱。
偏爱一个人,是在乎的表现,是爱一个人表现。若是一个男人不在乎你,就会把你往外推,而不是维护你,守护你。
当一个男人不愿意跟你一起面对问题,反过来让你去承当一切,那么你就该重新审视你们的感情了。
一个男人舍得把你晾在一边,舍得把你推出去为他牺牲,一定是没有那么爱你。
当一个男人不爱你的时候,就不会热衷与你发生任何关系。
所以,认清了一个男人,最好的处理方式,那就是放手离开。

02
男人不爱你,其实是很明显的,别在傻傻地付出了,不值得。
他不爱你,在一言一行间,一定会露出诸多的蛛丝马迹。
《启航·当风起时》中的谢航跟雷岷在一起之后,谢航把雷岷当成了她的全世界,为了他,宁愿抛下北京所有的关系,去上海奔赴他。
但其实,雷岷并不那么爱谢航。从他对谢航的态度和表现中就可以看出。
他在平日里对待谢航,其实也是比较强势的,根本不会在乎谢航的感受,只顾自己快乐就好了。
在遇到事情的时候,雷岷只考虑自己的利益,当事情涉及到自己的利益时,根本不管谢航是谁,只把谢航当棋子。
想要谢航去帮他赎罪,想要暗示谢航去给他求情。
雷岷知道行长看上谢航了,就想着让谢航牺牲自己去讨好他,从而换来他的前程。
然而当谢航生病住院的时候,他一次都没有出现,都没有过来看过谢航,一句关心的话都没有。
所以,这样的男人,根本不值得你去爱,因为他根本就不爱你,才会如此对你绝情,在遇到事情的时候,只会推你出去当挡箭牌,而不是维护你。
这样的男人,你付出再多,他都不会感激,因为他根本就不爱你。
所以,你认清之后,知道他不值得托付,就要学会跟他划清界限,不要再来往了。

03
有一种男人,特别自私,只顾自己的利益,接近你,其实是另有目的的。
他为了自己的利益不择手段,直到利用完你之后,就翻脸不认人了。
想起《花开山乡》中麦田老师跟金总是老同学,他表面追求麦田老师,其实就是想要利用她,套路她,然后达成自己的目的。
他知道麦田老师在弄一个玫瑰花茶的项目,当麦田资金紧缺的时候,去找他帮忙。
然而他却给麦田设下了圈套,先是装好人给她找关系让人把钱借给她之后,于是就开始搞事情,找人过去她家要钱。而且利滚利,让麦田立刻还钱。
麦田拿不走那么多钱,只要把房子卖了。
其实金总这样做,就是为了更大的利益,他把麦田当棋子,引出白朗,根本不管麦田是不是自己的同学还是自己喜欢的人。
说到底,他的喜欢,不过都是建立在利益至上。
所以经过这件事,麦田也彻底看清了金总就是一个彻头彻尾的小人。表面一套,背地里一套,超级奸诈。
于是麦田老师彻底跟他划清了界线,不再跟他往来了。

04
很喜欢一句话:“喜欢才报备行程,不在乎都懒得搭理。”
爱你的人,不会一点小事就跟你闹翻,跟不会因为一点小事就对你发脾气,给你脸色看。
不爱你的男人,才会如此小气,才不会忍让,不会迁就你。
《女儿们的恋爱》中的罗昊和周扬青在一起不够一个月就分手了。
导火线就是那天他们两个人一起玩游戏,罗昊答应周扬青可以在他脸色画画。
但没有想要周扬青高兴地画完之后,罗昊看了自己的脸,就非常生气,说画成这个样子会让自己很没有面子。而且罗昊不敢面对镜头,然后生气,不想再跟周扬青说话。
一个男人因为一点小事就生气,说好的玩游戏,却有玩不起,输不起,这样的男人各格局很小,在一起一定会很累。
然而罗昊当场就不想再继续录制节目了,然后把周扬青一个人扔下了,然后开始跟她断了,什么话也没有就消失了。
一个男人,若是因为一点小事就把你扔下,说到底他就是不够爱你。
而罗昊自己回去之后,就跟周扬青断联了,什么都不解释,直到周扬青发信心给他,找他单独聊清楚之后,两个人才决定分手了。
周扬青其实也是看清了这样男人跟自己也是合不来,所以就不必纠缠了。
真正在意你的人,即使是你在说一些琐碎的小事也会认真地去聆听。
而不爱一个人,才经不住任何的考验。

《白夜行》里说,“世界上最难以直视的,一是太阳,二是人心。”
其实我们每一个人都永远一段美好而真挚的爱情,怕自己错付一个人。
因为“画虎画皮难画骨,知人知面不知心。”
看清一个人,通过跟他接触一段时间后,你就会发现,这个男人到底值不值得你去爱。
愿所有人都可以拥有一双“火眼金睛”,找到并抓住属于自己的爱情。


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