氮化鎵是什么晶體，氮化鎵（GaN）的重要性分析

? ? ? ? 第三代半導(dǎo)體包括碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氮化鋁（ALN）、氧化鎵（Ga2O3）等。

　　它們的禁帶寬度在 2.3eV 以上，其中又以 SiC 碳化硅和 GaN 氮化鎵為代表。

　　氮化鎵是一種二元III/V族直接帶隙半導(dǎo)體晶體，也是一般照明LED和藍(lán)光播放器最常使用的材料。另外，氮化鎵還被用于射頻放大器和功率電子器件。氮化鎵是非常堅(jiān)硬的材料;其原子的化學(xué)鍵是高度離子化的氮化鎵化學(xué)鍵，該化學(xué)鍵產(chǎn)生的能隙達(dá)到3.4 電子伏特。

　　半導(dǎo)體物理學(xué)中，“能隙”是指使電子游離原子核軌道，并且能夠在固體內(nèi)自由移動(dòng)所需的能量。能隙是一個(gè)重要的物質(zhì)參數(shù)，它最終決定了固體所能承受的游離電子和電場(chǎng)的能量。氮化鎵的能隙是3.4 電子伏，這是一個(gè)比較大的數(shù)字。這就是為何氮化鎵被稱為“大能隙半導(dǎo)體”的原因。

　　氮化鎵晶體結(jié)構(gòu)

　　晶體結(jié)構(gòu)是通過原子（或離子/分子）組的周期性分布來實(shí)現(xiàn)的。理想情況下，考慮到在空間坐標(biāo)中延伸到無窮大的晶體，周期性轉(zhuǎn)化為平移不變性（或平移對(duì)稱性）。因此，整個(gè)晶體是由稱為晶胞的基本單元的周期性重復(fù)產(chǎn)生的，該晶胞可以包含原子/離子/分子/電子組，并且是電中性的。

　　GaN 晶體屬于超級(jí)穩(wěn)定的纖維鋅礦晶格類型的六方晶系（GaN 晶體材料有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)和立方閃鋅礦兩種不同的結(jié)構(gòu)，其中，纖鋅礦結(jié)構(gòu)是氮化物半導(dǎo)體最常見的結(jié)構(gòu)，也是熱力學(xué)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，而閃鋅礦結(jié)構(gòu)則是亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)并不適合制作功率器件），GaN 在 1050 ℃開始分解；GaN 不被冷水或熱水、鹽酸、硝酸和硫酸，亦或是冷的 40%HF 所分解；其在冷的濃堿中也是穩(wěn)定的?！　aN 的物理材料特性：

　　氮化鎵（GaN）的重要性分析

　　氮化鎵（GaN）的重要性日益凸顯，增加。因?yàn)樗c傳統(tǒng)的硅技術(shù)相比，不僅性能優(yōu)異，應(yīng)用范圍廣泛，而且還能有效減少能量損耗和空間的占用。在一些研發(fā)和應(yīng)用中，傳統(tǒng)硅器件在能量轉(zhuǎn)換方面，已經(jīng)達(dá)到了它的物理極限。而上限更高的氮化鎵，可以將充電效率、開關(guān)速度、產(chǎn)品尺寸和耐熱性的優(yōu)勢(shì)有機(jī)統(tǒng)一，自然更受青睞。

　　隨著全球能量需求的不斷增加，采用氮化鎵技術(shù)除了能滿足能量需求，還可以有效降低碳排放。事實(shí)上，氮化鎵的設(shè)計(jì)和集成度，已經(jīng)被證明可以成為充當(dāng)下一代功率半導(dǎo)體，其碳足跡比傳統(tǒng)的硅基器件要低10倍。據(jù)估計(jì)，如果全球采用硅芯片器件的數(shù)據(jù)中心，都升級(jí)為使用氮化鎵功率芯片器件，那全球的數(shù)據(jù)中心將減少30-40% 的能源浪費(fèi)，相當(dāng)于節(jié)省了 100 兆瓦時(shí)太陽能和1.25 億噸二氧化碳排放量。

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