專家讓半導體實現(xiàn)更多電磁功能

1、寬禁帶半導體材料具有熱導率高、擊穿電場高等特點，在高頻、大功率、耐高溫、抗輻照的半導體器件等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。在國家自然科學基金、科技部和北京市科委的資助下，中科院物理研究所北京凝聚態(tài)物理國家實驗室(籌)研究員陳小龍及其領(lǐng)導的功能晶體研究與應(yīng)用中心一直致力于寬禁帶半導體磁性起源問題的研究。最近，他們從實驗和理論上證明了雙空位導致磁性，并在實驗上給出了直接證據(jù)，為通過缺陷工程調(diào)控寬禁帶半導體的磁性提供了實驗基礎(chǔ)，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在《物理

2、評論快報》上。更優(yōu)越的電磁特性在半導體工業(yè)中，人們習慣地把鍺(Ge)、硅(Si)為代表的元素半導體材料稱為第一代半導體材料，把砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)為代表的化合物半導體材料稱為第二代半導體材料，而把氮化鎵(GaNP)、碳化硅(SiC)為代表的寬禁帶半導體材料稱為第三代半導體材料?！坝捎谶@些材料的帶隙更寬(禁帶寬度大于2個電子伏特)，和硅半導體材料相比，它們表現(xiàn)出更優(yōu)越的電磁特性，可以實現(xiàn)更多電磁功能?！标愋↓堈f，“比如電腦

3、的CPU運轉(zhuǎn)起來會發(fā)熱，如果溫度過高，半導體材料就會失去其電磁性能，CPU就不能工作，所以CPU大多要加風扇冷卻。普通的半導體硅工作環(huán)境是100攝氏度左右，而碳化硅材料可以在幾百攝氏度的環(huán)境下工作?！?DMS)為我們提供了同時利用電子的電荷屬性和自旋屬性的機會，有望帶來信息技術(shù)的重大變革。“稀磁半導體是指在非磁性半導體材料基體中通過摻入少量磁性過渡族金屬元素或稀土金屬元素，讓半導體獲得鐵磁性能。它能把半導體的特性和磁性結(jié)合起來，能實現(xiàn)更

4、多電磁功能。”陳小龍說，“向半導體中摻入磁性元素的難易程度取決于半導體的性質(zhì)，向?qū)捊麕О雽w材料中摻入磁性元素很困難，基本上摻不進去。但奇怪的是，寬禁帶半導體有時卻表現(xiàn)出磁性?！睙o論是氮化鎵基光電子材料與器件，還是氮化鎵基微電子材料與器件都涉及到Ⅲ族氮化物半導體特有的許多新的科學和技術(shù)問題。從傳統(tǒng)的半導體物理到寬禁帶半導體物理，引入了不少新概念，也出現(xiàn)了一些傳統(tǒng)的半導體物理難以解釋的現(xiàn)象。這些科學問題的研究帶動了凝聚態(tài)物理，特別是半導體