專(zhuān)家讓半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)更多電磁功能

1、寬禁帶半導(dǎo)體材料具有熱導(dǎo)率高、擊穿電場(chǎng)高等特點(diǎn)，在高頻、大功率、耐高溫、抗輻照的半導(dǎo)體器件等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。在國(guó)家自然科學(xué)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室(籌)研究員陳小龍及其領(lǐng)導(dǎo)的功能晶體研究與應(yīng)用中心一直致力于寬禁帶半導(dǎo)體磁性起源問(wèn)題的研究。最近，他們從實(shí)驗(yàn)和理論上證明了雙空位導(dǎo)致磁性，并在實(shí)驗(yàn)上給出了直接證據(jù)，為通過(guò)缺陷工程調(diào)控寬禁帶半導(dǎo)體的磁性提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在《物理

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

3、的CPU運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)會(huì)發(fā)熱，如果溫度過(guò)高，半導(dǎo)體材料就會(huì)失去其電磁性能，CPU就不能工作，所以CPU大多要加風(fēng)扇冷卻。普通的半導(dǎo)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(shí)利用電子的電荷屬性和自旋屬性的機(jī)會(huì)，有望帶來(lái)信息技術(shù)的重大變革?！跋〈虐雽?dǎo)體是指在非磁性半導(dǎo)體材料基體中通過(guò)摻入少量磁性過(guò)渡族金屬元素或稀土金屬元素，讓半導(dǎo)體獲得鐵磁性能。它能把半導(dǎo)體的特性和磁性結(jié)合起來(lái)，能實(shí)現(xiàn)更

4、多電磁功能。”陳小龍說(shuō)，“向半導(dǎo)體中摻入磁性元素的難易程度取決于半導(dǎo)體的性質(zhì)，向?qū)捊麕О雽?dǎo)體材料中摻入磁性元素很困難，基本上摻不進(jìn)去。但奇怪的是，寬禁帶半導(dǎo)體有時(shí)卻表現(xiàn)出磁性。”無(wú)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(dǎo)體特有的許多新的科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題。從傳統(tǒng)的半導(dǎo)體物理到寬禁帶半導(dǎo)體物理，引入了不少新概念，也出現(xiàn)了一些傳統(tǒng)的半導(dǎo)體物理難以解釋的現(xiàn)象。這些科學(xué)問(wèn)題的研究帶動(dòng)了凝聚態(tài)物理，特別是半導(dǎo)體