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2018 年2月27 日 星期二 今日

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本报记者 倪思洁 第三代半导体材料? 是收音机吗? 提到半 导体或第三代半导体材料,这是大多数人的第 一反应. 穿上隔离服,戴上头套、口罩, 《中国科学 报》记者走进北京市第三代半导体材料及应用 工程技术研究中心 (以下简称工程中心) 的实验 室, 看一看第三代半导体材料到底是什么? 第三代, 厉害了! 所有进入实验室的人都要先通过风淋室, 待身上附着的灰尘都被吹净后,实验室的大门 才能打开. 大门打开后, 一张 LED 材料研究流程图映 入眼帘. 按照这个流程, 就可以用氮化镓把第三 代半导体材料生产出来, 并 变 成可用于道路、 家庭、 电视、 投影仪的 LED 器件. 氮化镓, 是半导体材料被列入 第三代 的 一个标志.在我国半导体行业里, 人们约定俗成 地把半导体材料分成了三代.第三代半导体材料 以碳化硅和氮化镓等元素半导体为代表. 它可以 用在半导体照明、 新一代移动通信、 能源互联网、 高速轨道交通、 新能源汽车、 消费类电子等诸多领 域. 工程中心主任王军喜说.

2014 年, 工程中心由北京市科委支持, 在中 科院半导体照明研发中心的基础上正式组建, 目的是解决第三代半导体行业共性关键技术, 建立基于自主知识产权的氮化镓光电器件和功 率器件技术平台和示范,形成第三代半导体技 术研究和产业人才的培养基地. 新材料, 变身! 实验室里, 和记者一样 全副武装 的科研 人员来来回回地操纵着仪器,时不时相互交流 讨论一下技术操作事宜. 在基础材料技术研究部,一位年轻的科研 人员正拿着红色和黑色的电极,测试着刚做出 来的直径两英寸大小的圆形膜材料.这个圆形 材料是蓝宝石基氮化镓 LED 结构材料, 即以蓝 宝石作为衬底, 上面铺了几十层氮化物制成的. 材料的直径上均匀地分布着

7 个小点, 科研 人员把红色电极固定在直径的一端,黑色电极沿 着直径触碰材料上的 点 , 发出蓝色或绿色的光. 亮了, 就可以初步判断材料的性能是好的. 随后, 记者跟着材料一起来到了芯片室. 在这 里, 材料会被送进一台名为 金属有机物化学气相 沉积 (MOCVD) 的设备, 变成 LED 外延片 . MOCVD 是加工制备半导体材料、薄膜的 重要仪器. 目前, 工程中心已经可以基本实现 MOCVD 关键装备的国产化. 工程中心副主任 伊晓燕介绍说. 经历了台面刻蚀、 氧化硅保护、 减薄抛光、 反 射镜制备等环节的 历练 , 刚刚看到的膜材料就 变成了仪器附近一个蓝色托盘里的 LED 外延片. 这些 LED 外延片看起来像金属片一般, 也 是直径

2 英寸的圆板. 外延片上密布着

1000 多个1平方毫米大小的芯片.每一个芯片的性能 都可以从一台 电 脑上直观地显示 出来. 如果芯片再 小一些, 这种两英 寸的 LED 外延片 最多可以制备出

4 万多颗小芯片. 接着, 经过激 光划片、扩膜等 处理,LED 外延片就薄得几乎没 了厚度,上面的 小芯片也相互独 立开来. 每个