寬禁帶半導體材料的研發(fā)與應用方興未艾,正在掀起新一輪的熱潮。其中,碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)以高效的光電轉(zhuǎn)化能力、優(yōu)良的高頻功率特性、高溫性能穩(wěn)定和低能量損耗等優(yōu)勢,成為支撐信息、能源、交通、國防等領域發(fā)展的重點新材料。中國工程院院士屠海令認為,發(fā)展寬禁帶半導體材料需要關注以下幾點。
(1)寬禁帶半導體材料及應用具有學科交叉性強、應用領域廣、產(chǎn)業(yè)關聯(lián)性大等特點,需要做好頂層設計,進行統(tǒng)籌安排。中國在SiC、GaN半導體材料的基礎研究、應用研究、產(chǎn)業(yè)化布局方面基本合理恰當,當務之急是加速SiC、GaN電力電子器件的研發(fā),拓展其在民用領域的應用,搶占下一代功率電子產(chǎn)業(yè)的廣闊市場,推動新一代信息技術和新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
(2)當前,國內(nèi)SiC和GaN的研究與應用仍存在諸多問題,如襯底材料的完整性、外延層及歐姆接觸的質(zhì)量、工藝穩(wěn)定性、器件可靠性以及成本控制等,其產(chǎn)業(yè)化的難度較大。發(fā)展寬禁帶半導體,一方面要依靠自主研發(fā),實現(xiàn)技術突破,滿足國防軍工對器件和電路的需求,并隨時將成熟技術通過軍民融合向民用領域轉(zhuǎn)移拓展;另一方面要充分發(fā)揮產(chǎn)學研用相結(jié)合的作用,開展以需求為導向,以市場為目標的研究與開發(fā),做到克服瓶頸、解決難題、進入市場、用于實際。
(3)寬禁帶半導體應用研究和產(chǎn)業(yè)化是中國的短板。因此,需要設計、工藝、材料、可靠性、成品率、性價比全面滿足各類應用系統(tǒng)的要求。同時要注重設備儀器、檢驗標準、稅收政策、金融環(huán)境等全產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)環(huán)境的建設,強化多方配合與協(xié)同發(fā)展,尤其要支持企業(yè)牽頭的應用研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作。
(4)新一代信息產(chǎn)品市場將是寬禁帶半導體SiC、GaN發(fā)展的關鍵驅(qū)動力。由先進的SiC和GaN半導體技術帶動的市場空間將是巨大的,其社會經(jīng)濟效益也會相當可觀。目前,國際民用電力電子器件產(chǎn)業(yè)化發(fā)展僅處于起步階段,尚未形成巨大的實際市場。如果集中力量協(xié)同創(chuàng)新,有可能在相關領域獲得優(yōu)勢進而占據(jù)領先地位。