2013年9月5日，首屆第三代半導體材料及應(yīng)用發(fā)展國際研討會在深圳成功召開。本次會議由國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CSA)、中國國際光電博覽會共同主辦，來自中科院半導體研究所、南京大學、北京大學、科銳公司、西安電子科技大學等研究機構(gòu)以及企業(yè)的近百名人士參加了此次會議。

 北京大學寬禁帶半導體聯(lián)合研究中心主任張國義在會上以《III族氮化物半導體材料及其應(yīng)用》為題，從半導體照明、激光顯示、高溫大功率高頻電子器件、紫外探測器及發(fā)光器件、稀磁半導體與自旋電子學、全太陽能光伏器件六個方面，介紹了氮化物半導體的應(yīng)用情況和發(fā)展前景。

 他首先介紹了氮化物半導體的特點，主要有：GaN、AIN、InN及其合金體系，全部為直接帶隙，構(gòu)成高亮度發(fā)光材料;易于生成多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)，形成MQWs、SLS、2DEG等結(jié)構(gòu)，有利于器件結(jié)構(gòu)設(shè)計;帶隙范圍覆蓋了整個可見光到遠紫外波段，特別是在短波長方面，目前是唯一的最佳選測;還有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐腐蝕、高溫、長壽命等。

 他指出目前氮化物半導體的主要的用途有，第一個是高亮度紫外光、藍光、綠光和白光光發(fā)射二極管(LED)，包括紅外和紅外光LED;第二個是紫外(UV)、藍、綠光激光器;第三是可見光盲的UV-光傳感器;第四是高溫大功率效應(yīng)晶體管;第五個是高溫稀磁半導體、自旋電子學器件、第六個是全太陽能光伏器件，此外還有更多的應(yīng)用領(lǐng)域在發(fā)展。

 他說半導體照明領(lǐng)域是目前氮化物半導體應(yīng)用最為成熟的領(lǐng)域，在半導體照明的發(fā)展中，襯底材料是源頭，決定著MOCVD設(shè)備、生長技術(shù)、芯片結(jié)構(gòu)、封裝結(jié)構(gòu)等技術(shù)的發(fā)展。但同時他強調(diào)到，半導體照明是第三代半導體技術(shù)應(yīng)用的最為重要的一個方面，沒有半導體照明就沒有第三代半導體的形成條件。

 在激光顯示技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展方面，張國義指出，未來的發(fā)展趨勢是低成本、小體積、高功率的紅綠藍三基色激光器。未來激光顯示技術(shù)會在投影、3D打印擁有巨大的市場，也是目前發(fā)展速度比較快的領(lǐng)域;另外便攜式投影儀、與LED相結(jié)合的投影技術(shù)也基本成熟;而純激光的裸眼3D技術(shù)被認為是在未來顯示技術(shù)領(lǐng)域會引起關(guān)注的重要方向。他說，隨著高密度存儲市場的飽和，激光顯示應(yīng)用將是氮化物半導體激光器市場的新推動力。

 談到未來激光顯示的市場前景，張國義指出，顯示產(chǎn)業(yè)是年產(chǎn)值超過千億美元的新產(chǎn)業(yè)，是信息時代的先導性支柱產(chǎn)業(yè)，我國激光顯示是最有可能領(lǐng)先國際水平的新型顯示技術(shù)，而3D是最有生命力且終將成為顯示技術(shù)共性平臺的下一代顯示技術(shù)。預計5年后激光顯示年產(chǎn)值將達100億，裝機量達50萬臺。

 在紫外和深紫外LED的應(yīng)用方面，張國義指出主要有紫外光的發(fā)光器和紫外光的探測器件，國防建設(shè)需求較大，主要應(yīng)用于國防和導彈制導、預警、跟蹤和監(jiān)測等方面。在民用方面，在生物、消毒、殺菌，紫外固化等領(lǐng)域市場廣闊。

 張國義重點介紹了稀磁半導體和自旋電子學的應(yīng)用，他說稀磁半導體和自旋電子學是未來電子學領(lǐng)域和光電子學領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。他說每個電子態(tài)都有自旋向下和自旋向上的兩個電子，如果將這兩種狀態(tài)分開，就可利用自旋態(tài)作為信息傳輸和處理的一種手段，就是所謂的自旋電子學。這種自旋電子如果應(yīng)用到計算機的信息處理方面，可以考慮自旋電子向上有和無、自旋電子向下有和無四種狀態(tài)，那么就可以將目前計算機進行信息處理的二進制進入到四進制，將可大大提高計算量和計算速度。但他指出，目前國內(nèi)在此方面的研究并不快。

 他最后總結(jié)道，氮化物半導體材料目前主要應(yīng)用在6個方面，其中在半導體照明領(lǐng)域的應(yīng)用最為成熟和最為廣泛，但并不是最完善的，還有許多問題需要去開發(fā)，還有許多基礎(chǔ)問題研究需要解決;GaN-基藍、綠光激光器最主要的是氮化物的襯底材料還沒有解決，電子功率器件逐步走向應(yīng)用市場。這兩個領(lǐng)域市場前景巨大。稀磁半導體和自旋電子領(lǐng)域是最具革命性應(yīng)用前景的領(lǐng)域，是引起未來信息半導體第二次革命的一個重要方向。紫外LED和探測器、太陽能電池也處于研發(fā)狀態(tài)，特別是全太陽能光伏但市場前景還有待觀察。