氮化鎵半導(dǎo)體材料發(fā)展現(xiàn)狀

1、氮化鎵半導(dǎo)體材料發(fā)展現(xiàn)狀氮化鎵基半導(dǎo)體材料是繼硅和砷化鎵基材料后的新一代半導(dǎo)體材料，被稱為第三代半導(dǎo)體材料，它具有寬的帶隙，優(yōu)異的物理性能和化學(xué)性能，在光電子領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景和研究價(jià)值。用GaN基高效率藍(lán)綠光LED制作的超大屏全色顯示，可用于室內(nèi)室外各種場合的動(dòng)態(tài)信息顯示。作為新型高效節(jié)能固體光源，高效率白光LED使用壽命超過10萬小時(shí)，可比白熾燈節(jié)電5~10倍，達(dá)到節(jié)約資源、減少環(huán)境污染的雙重目的。GaN基LED的成功，引發(fā)了光

2、電行業(yè)中的革命，發(fā)出藍(lán)光和紫外線的氮化鎵激光器也被用于高密度的DVD內(nèi)，大大促進(jìn)了音樂、圖片和電影存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展。利用GaN材料，還可以制備紫外光探測器，它在火焰?zhèn)鞲?、臭氧檢測、激光探測器等方面具有廣泛應(yīng)用。在電子器件方面，利用GaN材料，可以制備高頻、大功率電子器件，有望在航空航天、高溫輻射環(huán)境、雷達(dá)與通信等方面發(fā)揮重要作用。例如在航空航天領(lǐng)域，高性能的軍事飛行裝備需要能夠在高溫下工作的傳感器、電子控制系統(tǒng)以及功率電子器件等，以提高飛

3、行的可靠性，GaN基電子器件將起著重要作用。此外由于它在高溫工作時(shí)無需制冷器而大大簡化電子系統(tǒng)，減輕了飛行重量。本報(bào)告針對氮化鎵材料相關(guān)專利進(jìn)行檢索和分析，并結(jié)合有關(guān)報(bào)道分析技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，通過對氮化鎵領(lǐng)域的專利分析揭示該領(lǐng)域當(dāng)前的專利活動(dòng)特點(diǎn)，為科技決策和課題研究提供支持。檢索數(shù)據(jù)來源于美國湯森路透科技公司的克服了兩個(gè)重大材料制備工藝難題：高質(zhì)量GaN薄膜的生長和GaN空穴導(dǎo)電的調(diào)控，獨(dú)立研發(fā)出了大量生產(chǎn)GaN晶體的技術(shù)，并成功制成了高

4、亮度藍(lán)色LED。因此，20世紀(jì)90年代后，隨著材料生長和器件工藝水平的不斷發(fā)展和完善，GaN基器件的發(fā)展十分迅速，專利數(shù)量快速增長，進(jìn)入發(fā)展的黃金時(shí)期。2006年2009年，氮化鎵專利數(shù)量的增長較為緩慢，甚至出現(xiàn)專利量減少的情況（2009年），但2010年開始，專利數(shù)量又急劇增加，這種變化可能顯示在該時(shí)間曾經(jīng)出現(xiàn)了一個(gè)技術(shù)上的突破或者關(guān)鍵進(jìn)展。由此來看，GaN材料在未來幾年內(nèi)可能又會(huì)形成一次研究熱潮。美國和日本在GaN的研究上起步較早。

5、20世紀(jì)90年代左右，日本率先克服了GaN材料制備工藝中的難題，掌握了生產(chǎn)高質(zhì)量GaN薄膜的技術(shù)，隨后引發(fā)了GaN領(lǐng)域的研究熱潮，專利數(shù)量急劇增加；美國則比日本晚了5年左右，但隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，美國與日本的差距逐漸減小，2010年美國的專利數(shù)量趕超了日本。中國和韓國均是20世紀(jì)90年代以后才有了專利申請，由于此時(shí)技術(shù)上已經(jīng)突破了瓶頸，因此專利數(shù)量增長較快，逐漸在國際上占據(jù)了一席之地。氮化鎵專利區(qū)域布局分析GaN材料的大部分專利掌握在四