中國粉體網(wǎng)訊 “寬禁帶半導(dǎo)體就像一個小孩，還沒長好就被拉到市場上去應(yīng)用,。”在11月8日至9日召開的香山科學(xué)會議上,，中科院院士,、中科院半導(dǎo)體所研究員夏建白打的比方引起不少與會專家的共鳴。
夏建白所說的寬禁帶半導(dǎo)體又被稱為第三代半導(dǎo)體,，氮化鎵,、碳化硅、氧化鋅,、金剛石等材料是其主要代表,。
如果說以硅為代表的第一代半導(dǎo)體是集成電路的基石，第二代半導(dǎo)體如砷化鎵促成了信息高速公路的崛起的話,，那么第三代半導(dǎo)體材料技術(shù)正在成為搶占下一代信息技術(shù),、節(jié)能減排及國防安全制高點的最佳途徑之一，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成內(nèi)容,。
現(xiàn)在的問題是,，快速發(fā)展的第三代半導(dǎo)體相關(guān)產(chǎn)業(yè)，特別是深紫外發(fā)光和激光領(lǐng)域被基礎(chǔ)研究絆住了腳,。
上帝的禮物還是難題,？
如果你依然對第三代半導(dǎo)體材料感到陌生，可以抬頭看看家中無處不在的LED（發(fā)光二極管）燈,。
氮化鎵基藍(lán)光LED的發(fā)明使高效白光LED照明得以實現(xiàn),，引起了人類照明光源的又一次革命。日本科學(xué)家赤崎勇,、天野浩和美籍日裔科學(xué)家中村修二也因該工作獲得了2014年諾貝爾物理學(xué)獎,。
北京大學(xué)物理學(xué)院教授沈波說，氮化鎵基藍(lán)光LED的發(fā)明就像“上帝的禮物”降臨人間,，然而隨著相關(guān)應(yīng)用快速推向市場,，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，這個禮物里藏著很多難題,。
難題何來,？
夏建白告訴記者,，第一代半導(dǎo)體硅經(jīng)過幾十年的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)發(fā)展和基礎(chǔ)研究齊頭并進(jìn),，基礎(chǔ)扎實,。相比之下，日本人開始研究第三代半導(dǎo)體時,，很多人認(rèn)為氮化鎵材料的缺陷太多,，難以做成高效光電器件。沒想到日本竟然把藍(lán)光LED做出來了,，緊跟著就是市場的快速爆發(fā),。
“市場發(fā)展非常快,，基礎(chǔ)研究卻跟不上了,。”夏建白說,，這是目前第三代半導(dǎo)體發(fā)展面臨的困境,。
中科院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所研究員劉可為把氮化鎵基藍(lán)光LED的發(fā)明比作做蛋糕。蛋糕做出來了,，它的美味得到市場認(rèn)可,，但其中很多原理卻不太清楚，因此當(dāng)市場需要更美味的蛋糕時,，遇到了麻煩,。
市場倒逼基礎(chǔ)研究加速
氮化鎵基藍(lán)光LED僅僅是一個開端，第三代半導(dǎo)體的確有潛力做出更大,、更美味的蛋糕,。
“第三代半導(dǎo)體材料除具有優(yōu)異的光電特性外，還具有擊穿電場高,、熱導(dǎo)率高,、電子飽和速率高、抗輻射能力強(qiáng),、介電常數(shù)低等優(yōu)越性能,。”中科院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所研究員申德振介紹,，因此它們在短波發(fā)光,、激光、探測等光電子器件和高溫,、高壓,、高頻大功率的電子電力器件領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。
其用武之地不勝枚舉：在節(jié)能電力電子領(lǐng)域，有半導(dǎo)體照明,、智能電網(wǎng),、高速列車等；在信息工程領(lǐng)域,，有可見光通訊,、海量光存儲、高速計算等,；在國防建設(shè)領(lǐng)域,，有紫外探測器、微波器件等,。
以發(fā)光和激光領(lǐng)域為例,，申德振介紹，第三代半導(dǎo)體在高性能的紫外,、深紫外發(fā)光和激光在生化探測,、殺菌消毒、精密光刻,、高精密激光加工等領(lǐng)域有重大應(yīng)用價值。
“但在藍(lán)光之后,，想將第三代半導(dǎo)體往波長更短的紫外,、深紫外發(fā)光和激光方向應(yīng)用時，卻發(fā)現(xiàn)還有很多重大的科學(xué)問題尚待解決,�,！眲⒖蔀檎f，這些重大的科學(xué)問題包括第三代半導(dǎo)體的P型摻雜,、第三代半導(dǎo)體的點缺陷問題以及大尺寸,、高精度的襯底制備技術(shù)等。
可以說,，市場應(yīng)用在倒逼基礎(chǔ)研究加快進(jìn)度,。
劉可為告訴記者，僅就藍(lán)光LED而言,，目前國內(nèi)產(chǎn)業(yè)規(guī)模巨大,，核心專利和技術(shù)集中在日本和美國。但整體而言,，國內(nèi)外對第三代半導(dǎo)體的基礎(chǔ)研究都相對薄弱,。
“我國應(yīng)加大在第三代半導(dǎo)體紫外、深紫外發(fā)光和激光等領(lǐng)域的投入,，解決該領(lǐng)域的核心科學(xué)和技術(shù)難題,，爭取擁有更多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)�,！鄙甑抡裾f,。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
