NanoPpto納米光學(xué)技術(shù)所應(yīng)有的市場(chǎng)領(lǐng)域，無(wú)一不是以億美元為統(tǒng)計(jì)單位的，這其中包括到2009年市場(chǎng)需求超過(guò)2.5億美元的數(shù)字影像市場(chǎng)、3億美元的光通信市場(chǎng)以及超過(guò)7.5億美元的投影和現(xiàn)實(shí)設(shè)備。而NanoOpto公司瞄準(zhǔn)這些市場(chǎng)也在努力的轉(zhuǎn)變角色，從純粹從事技術(shù)研發(fā)的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)向更加關(guān)注技術(shù)商用的商業(yè)化公司轉(zhuǎn)變。

半導(dǎo)體所研制成功氮化鎵基激光器

氮化鎵基半導(dǎo)體材料是續(xù)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，在光電領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。用氮化鎵基半導(dǎo)體材料研制成的氮化鎵基激光器在國(guó)防安全領(lǐng)域和光信息存儲(chǔ)、激光全色顯示、激光打印、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、水下通信、雙色激光探測(cè)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

我國(guó)非線性光學(xué)晶體三朋硫酸鋰（LBO）研究取得了重大進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所的研究組在非線性光學(xué)晶體三朋硫酸鋰研究上取得重大進(jìn)展。他們采用新的生長(zhǎng)技術(shù)和助溶劑體系，解決了大尺寸、高品質(zhì)LBO晶體生長(zhǎng)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，突破了LBO晶體難以長(zhǎng)達(dá)的瓶頸，成功地生長(zhǎng)出尺寸大146mm×145mm×62mm、重量為1116.8g的LBO單晶。超過(guò)了現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的國(guó)際上最大重量LBO單晶500g以上。

LBO晶體是全固態(tài)激光技術(shù)中最關(guān)鍵的材料之一，改成果的取得使中國(guó)牌晶體LBO的研究上了一個(gè)新的臺(tái)階。這將對(duì)LBO晶體相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。同時(shí)將為大口徑、高能、高功率激光技術(shù)的發(fā)展提供新的可供選擇的重要變頻材料和器件。

作為第三代半導(dǎo)體材料的代表，氮化鎵基半導(dǎo)體材料是新興半導(dǎo)體光電產(chǎn)業(yè)的核心材料和基礎(chǔ)器件 ，不僅帶來(lái)了IT行業(yè)數(shù)字化存儲(chǔ)技術(shù)的草命，也將推動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展，并徹底改變?nèi)祟悅鹘y(tǒng)照明的歷史。氮化鎵基半導(dǎo)體材料內(nèi)、外量子效率高，具備高發(fā)光效率，高熱導(dǎo)率、耐高溫、抗輻射、耐酸堿、高強(qiáng)度和高硬度等特性，是目前世界上最先進(jìn)的半導(dǎo)體材料，可制成高效藍(lán)、綠、紫、白色發(fā)光二極管和激光器。氮化鎵基激光器在增大信息的光存儲(chǔ)密度、激光打印、深海通信、大氣環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)需求，如果氮化鎵基激光器替代目前的DVD光頭，其記錄密度可以達(dá)到現(xiàn)行的2～3 倍，如果打印機(jī)采用氮化鎵基激光器，其分辨率可以從現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)的6 0 0 d p i 提高到1 2 0 0 d p i 。作為一種化合物半導(dǎo)體材料，氮化鎵材料具有許多硅基半導(dǎo)體材料所不具備的優(yōu)異性能，包括能夠滿足大功率、高溫高頻和高速半導(dǎo)體器件的工作要求。其中氮化鎵區(qū)別于第一和第二代半導(dǎo)體材料最重要的物理特點(diǎn)是具有更寬的禁帶，可以發(fā)射波長(zhǎng)比紅光更短的藍(lán)光。    

GaN材料的研究與應(yīng)用是目前全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點(diǎn)，是研制微電子器件、光電子器件的新型半導(dǎo)體材料，并與SiC、金剛石等半導(dǎo)體材料一起，被譽(yù) 為是繼第一代Ge、Si半導(dǎo)體材料、第二代GaAs、InP化合物半導(dǎo)體材料之后的第三代半導(dǎo)體材料。它具有寬的直接帶隙、強(qiáng)的原子鍵、高的熱導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性好（幾乎不被任何酸腐蝕）等性質(zhì)和強(qiáng)的抗輻照能力，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應(yīng)用方面有著廣闊的前景。

作為一種具有獨(dú)特光電屬性的優(yōu)異半導(dǎo)體材料，氮化鎵的應(yīng)用市場(chǎng)可以分為兩個(gè)部分：

( 1) 憑借氮化鎵半導(dǎo)體材料在高溫高頻、大功率工作條件下的出色性能取代部分硅和其它化合物半導(dǎo)體材料器件市場(chǎng)；

( 2) 憑借氮化鎵半導(dǎo)體材料寬禁帶、激發(fā)藍(lán)光的獨(dú)特性質(zhì)開發(fā)新的光電應(yīng)用產(chǎn)品。主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：

( 1 ) 大屏幕、車燈、交通燈等領(lǐng)域氮化鎵基藍(lán)、綠光LED產(chǎn)品的出現(xiàn)從根本上解決了發(fā)光二極管三基色缺色的問(wèn)題 ，是全彩顯示不可缺少的關(guān)鍵器件。藍(lán)、綠光L E D具有體積小，冷光源、響應(yīng)時(shí)間短、發(fā)光效率高、防爆、節(jié)能、使用壽命長(zhǎng) ( 使用壽命可達(dá)1 0 萬(wàn)小時(shí)以上 ) 等特點(diǎn)。因此藍(lán)色發(fā)光二極管在大屏幕彩色顯示、車輛及交通、多媒體顯像、L CD 背光源、光纖通信、衛(wèi)星通信和海洋光通信等領(lǐng)域大有用武之地。

( 2 )為半導(dǎo)體照明奠定產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)在豐富了色彩的同時(shí)，氮化鎵基L E D最誘人的發(fā)展前景是其用作普通白光照明。半導(dǎo)體照明一旦成為現(xiàn)實(shí)，其意義不亞于愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈。按照目前的技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)。半導(dǎo)體普通白光照明市場(chǎng)的開始啟動(dòng)大約會(huì)在2 0 0 6 年前后，而某些特殊照明市場(chǎng)已經(jīng)開始啟動(dòng)。

( 3 ) 帶來(lái)數(shù)字化存儲(chǔ)技術(shù)的革命藍(lán)色激光器 ( L D)將對(duì)1 T 業(yè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)產(chǎn)生革命性的影響。藍(lán)光L D因具有波長(zhǎng)短、體積小、容易制作、高頻調(diào)制等特點(diǎn) ，將取代 目前的紅外光等激光器 (目前的V CD ~ D DV D的激光光 頭為紅外光源 )，在民用領(lǐng)域有著很大的潛在市場(chǎng)。  

( 4 ) 軍事領(lǐng)域有重要的用途在軍事上可制成藍(lán)光激光器，具有驅(qū)動(dòng)能耗低，輸出能量大的特點(diǎn)，其激光器讀取器可將 目前的信息存儲(chǔ)量提高數(shù)倍，并大大提高探測(cè)器的精確性及隱蔽性，因此藍(lán)光激光器將廣泛用于軍事用途。深海在藍(lán)光范圍有一個(gè)窗口，氮化鎵基激光器可以用來(lái)進(jìn)行深海探測(cè)和通信 ，在國(guó)防領(lǐng)域應(yīng)用具有深遠(yuǎn)意義。另外，藍(lán)光L D還可應(yīng)用于光纖通。信、探測(cè)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、光學(xué)閱讀、激光高速印刷等領(lǐng)域。     

氮化鎵材料的制備

制備高質(zhì)量的 GaN 體單晶材料和薄膜單晶材料, 是研究開發(fā)Ë 族氮化物發(fā)光器件、電子器件以及保證器件性能和可靠性的前提條件. 因?yàn)?/SPAN>GaN 的融點(diǎn)高, 所以很難采用熔融的液體GaN 制備體單晶材料, 即使采用了高溫、高壓技術(shù), 也只能制備出針狀或小尺寸的片狀GaN 晶體. 目前仍在開展生長(zhǎng)大尺寸 GaN體單晶材料的研究工作.隨著異質(zhì)外延技術(shù)的不斷進(jìn)步, 現(xiàn)在已經(jīng)可以在一些特定的襯底材料上外延生長(zhǎng)得到質(zhì)量較好的GaN外延層, 這使得GaN 材料體系的應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展； GaN是極穩(wěn)定的化合物，又是堅(jiān)硬的高熔點(diǎn)材料，熔點(diǎn)約為1700℃，GaN具有高的電離度，在Ⅲ—Ⅴ族化合物中是最高的（0.5或0.43）。在大氣壓力下，GaN晶體一般是六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。它在一個(gè)無(wú)胞中有4個(gè)原子，原子體積大約為GaAs的一半。因?yàn)槠溆捕雀�，又是一種良好的涂層保護(hù)材料 ；氮化鎵材料的特性

 1．GaN的化學(xué)特性

在室溫下，GaN不溶于水、酸和堿，而在熱的堿溶液中以非常緩慢的速度溶解。NaOH、H2SO4和H3PO4能較快地腐蝕質(zhì)量差的GaN，可用于這些質(zhì)量不高的GaN晶體的缺陷檢測(cè)。GaN在HCL或H2氣下，在高溫下呈現(xiàn)不穩(wěn)定特性，而在N2氣下最為穩(wěn)定。 

 2．GaN的電學(xué)特性

GaN的電學(xué)特性是影響器件的主要因素。未有意摻雜的GaN在各種情況下都呈n型,最好的樣品的電子濃度約為4×1016/cm3。一般情況下所制備的P型樣品，都是高補(bǔ)償?shù)模?/SPAN> 很多研究小組都從事過(guò)這方面的研究工作，其中中村報(bào)道了GaN最高遷移率數(shù)據(jù)在室溫和液氮溫度下分別為μn=600cm2/v·s和μn= 1500cm2/v·s，相應(yīng)的載流子濃度為 n=4×1016/cm3和n=8×1015/cm3。近年報(bào)道的MOCVD沉積GaN層的電子濃度數(shù)值為4 ×1016/cm3、<1016/cm3；等離子激活MBE的結(jié)果為8×103/cm3、<1017/cm3；未摻雜載流子濃度可控制在1014～1020/cm3范圍。另外，通過(guò)P型摻雜工藝和Mg的低能電子束輻照或熱退火處理，已能將摻雜濃度控制在1011～1020/cm3范圍。 

 3．GaN的光學(xué)特性  

人們關(guān)注的GaN的特性，旨在它在藍(lán)光和紫光發(fā)射器件上的應(yīng)用。Maruska和Tietjen首先精確地測(cè)量了GaN直接隙能量為3.39eV。幾個(gè)小組研究了GaN帶隙與溫度的依賴關(guān)系，Pankove等人估算了一個(gè)帶隙溫度系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式：dE/dT=－6.0×10－4eV/k。 Monemar測(cè)定了基本的帶隙為3.503eV±0.0005eV，在1.6kT為Eg=3.503＋（5.08×10－4T2)/(T－996) eV；GaN材料的生長(zhǎng)是在高溫下，通過(guò)TMGa分解出的Ga與NH3的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，其可逆的反應(yīng)方程式為： Ga＋NH3=GaN＋3/2H2   生長(zhǎng)GaN需要一定的生長(zhǎng)溫度，且需要一定的NH3分壓。人們通常采用的方法有常規(guī)MOCVD(包括APMOCVD、LPMOCVD)、等離子體增強(qiáng)MOCVD（PE—MOCVD）和電子回旋共振輔助MBE等。所需的溫度和NH3分壓依次減少。本工作采用的設(shè)備是 AP—MOCVD，反應(yīng)器為臥式，并經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)改裝。用國(guó)產(chǎn)的高純TMGa及NH3作為源程序材料，用DeZn作為P型摻雜源，用（0001）藍(lán)寶石與（111）硅作為襯底采用高頻感應(yīng)加熱，以低阻硅作為發(fā)熱體，用高純H2作為MO源的攜帶氣體。用高純N2作為生長(zhǎng)區(qū)的調(diào)節(jié)。用HALL測(cè)量、雙晶衍射以及室溫PL光譜作為GaN的質(zhì)量表征。要想生長(zhǎng)出完美的GaN，存在兩個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題，一是如何能避免NH3和TMGa的強(qiáng)烈寄生反應(yīng)，使兩反應(yīng)物比較完全地沉積于藍(lán)寶石和Si襯底上，二是怎樣生長(zhǎng)完美的單晶。為了實(shí)現(xiàn)第一個(gè)目的，設(shè)計(jì)了多種氣流模型和多種形式的反應(yīng)器，最后終于摸索出獨(dú)特的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)器TMGa管道與襯底的距離，在襯底上生長(zhǎng)出了GaN。同時(shí)為了確保GaN的質(zhì)量及重復(fù)性，采用硅基座作為加熱體，防止了高溫下NH3和石墨在高溫下的劇烈反應(yīng)。對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，采用常規(guī)兩步生長(zhǎng)法，經(jīng)過(guò)高溫處理的藍(lán)寶石材料，在550℃，首先生長(zhǎng)250A0左右的GaN緩沖層，而后在1050℃生長(zhǎng)完美的GaN單晶材料。對(duì)于 Si襯底上生長(zhǎng)GaN單晶，首先在1150℃生長(zhǎng)AlN緩沖層，而后生長(zhǎng)GaN結(jié)晶。生長(zhǎng)該材料的典型條件如下： 

NH3：3L/min  

TMGa：20μmol/minV/Ⅲ=6500 

N2：3～4L/min 

H2：2<1L/min  

人們普遍采用Mg作為摻雜劑生長(zhǎng)P型GaN，然而將材料生長(zhǎng)完畢后要在800℃左右和在N2的氣氛下進(jìn)行高溫退火，才能實(shí)現(xiàn)P型摻雜。本實(shí)驗(yàn)采用 Zn作摻雜劑， DeZ2n/TMGa=0.15，生長(zhǎng)溫度為950℃，將高溫生長(zhǎng)的GaN單晶隨爐降溫，Zn具有P型摻雜的能力，因此在本征濃度較低時(shí)，可望實(shí)現(xiàn)P型摻雜。但是，MOCVD使用的Ga源是TMGa，也有副反應(yīng)物產(chǎn)生，對(duì)GaN膜生長(zhǎng)有害，而且，高溫下生長(zhǎng)，雖然對(duì)膜生長(zhǎng)有好處，但也容易造成擴(kuò)散和多相膜的相分離。中村等人改進(jìn)了MOCVD裝置，他們首先使用了TWO—FLOWMOCVD（雙束流MOCVD）技術(shù)，并應(yīng)用此法作了大量的研究工作，取得成功。雙束流MOCVD生長(zhǎng)示意圖如圖1所示。反應(yīng)器中 由一個(gè)H2＋NH3＋TMGa組成的主氣流，它以高速通過(guò)石英噴平行于襯底通入，另一路由H2＋N2 形成輔氣流垂直噴向襯底表面，目的是改變主氣流的方向，使反應(yīng)劑與襯底表面很好接觸。用這種方法直接在α—Al2O3基板（C面）生長(zhǎng)的GaN膜，電子載流子濃度為1×1018/cm3，遷移率為200cm2/v·s，這是直接生長(zhǎng)GaN膜的最好值。

氮化鎵材料的相關(guān)應(yīng)用 

GaN基光電器件  

GaN材料系列是一種理想的短波長(zhǎng)發(fā)光器件材料，GaN及其合金的帶隙復(fù)蓋了從紅色到紫外的光譜范圍。自從1991年日本研制出同質(zhì)結(jié)GaN藍(lán)色 LED之后，InGaN/AlGaN雙異質(zhì)結(jié)超亮度藍(lán)色LED、InGaN單量子阱GaNLED相繼問(wèn)世。目前，Zcd和6cd單量子阱GaN藍(lán)色和綠色 LED已進(jìn)入大批量生產(chǎn)階段，從而填補(bǔ)了市場(chǎng)上藍(lán)色LED多年的空白。以發(fā)光效率為標(biāo)志的LED發(fā)展歷程見圖3。藍(lán)色發(fā)光器件在高密度光盤的信息存取、全光顯示、激光打印機(jī)等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用市場(chǎng)。隨著對(duì)Ⅲ族氮化物材料和器件研究與開發(fā)工作的不斷深入，GaInN超高度藍(lán)光、綠光LED技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化，現(xiàn)在世界各大公司和研究機(jī)構(gòu)都紛紛投入巨資加入到開發(fā)藍(lán)光LED的競(jìng)爭(zhēng)行列；1993年，Nichia公司首先研制成發(fā)光亮度超過(guò)lcd的高亮度GaInN/AlGaN異質(zhì)結(jié)藍(lán)光LED，使用摻Zn的GaInN作為有源層，外量子效率達(dá)到2.7％,峰值波長(zhǎng)450nm,并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的商品化。1995年，該公司又推出了光輸出功率為2.0mW，亮度為6cd商品化GaN綠光 LED產(chǎn)品，其峰值波長(zhǎng)為525nm，半峰寬為40nm。最近，該公司利用其藍(lán)光LED和磷光技術(shù)，又推出了白光固體發(fā)光器件產(chǎn)品，其色溫為6500K，效率達(dá)7.5流明/W。除Nichia公司以外，HP、Cree等公司相繼推出了各自的高亮度藍(lán)光LED產(chǎn)品。高亮度LED的市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從1998年的 3.86億美元躍升為2003年的10億美元。高亮度LED的應(yīng)用主要包括汽車照明，交通信號(hào)和室外路標(biāo)，平板金色顯示，高密度DVD存儲(chǔ)，藍(lán)綠光對(duì)潛通信等。

在成功開發(fā)Ⅲ族氮化物藍(lán)光LED之后，研究的重點(diǎn)開始轉(zhuǎn)向Ⅲ族氮化物藍(lán)光LED器件的開發(fā)。藍(lán)光LED在光控測(cè)和信息的高密度光存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前Nichia公司在GaN藍(lán)光LED領(lǐng)域居世界領(lǐng)先地位，其GaN藍(lán)光LED室溫下2mW連續(xù)工作的壽命突破10000小時(shí)。HP公司以藍(lán)寶石為襯底，研制成功光脊波導(dǎo)折射率導(dǎo)引GaInN/AlGaN多量子阱藍(lán)光LED。Cree公司和Fujitsu公司采用SiC作為襯底材料，開發(fā)Ⅲ 族氮化物藍(lán)光LED，CreeResearch公司首家報(bào)道了SiC上制作的CWRT藍(lán)光激光器，該激光器彩霞的是橫向器件結(jié)構(gòu)。富士通繼Nichia，CreeResearch和索尼等公司之后，宣布研制成了InGaN藍(lán)光激光器，該激光器可在室溫下CW應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)是在SiC襯底上生長(zhǎng)的，并且采用了垂直傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)（P型和n型接觸分別制作在晶片的頂面和背面），這是首次報(bào)道的垂直器件結(jié)構(gòu)的CW藍(lán)光激光器。在探測(cè)器方面，已研制出GaN紫外探測(cè)器，波長(zhǎng)為369nm，其響應(yīng)速度與Si探測(cè)器不相上下。但這方面的研究還處于起步階段。GaN探測(cè)器將在火焰探測(cè)、導(dǎo)彈預(yù)警等方面有重要應(yīng) 

GaN 基光探測(cè)器 

GaN 基光探測(cè)器的潛在應(yīng)用主要包括火焰?zhèn)鞲小⒊粞醣O(jiān)測(cè)、污染監(jiān)測(cè)、血液分析、水銀燈消毒監(jiān)控、激光探測(cè)器和其它要求具有太陽(yáng)盲區(qū)特性方面的應(yīng)用. 目前A PA 光學(xué)公司已經(jīng)向市場(chǎng)推出商品化的 GaN基UV 探測(cè)器系列, 并借助于其在GaN 基 FET s 器件領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù), 正在開發(fā)探測(cè)器ö FET 混合器件,以用于工作溫度高達(dá) 200～ 300℃的火焰?zhèn)鞲衅饔谩?/SPAN>

GaN 基電子器件的應(yīng)用 

GaN 基電子器件的應(yīng)用領(lǐng)域也極為廣泛, 有望在航空航天、高溫輻射環(huán)境、石油勘探、自動(dòng)化、雷達(dá)與通信、汽車電子化等方面發(fā)揮重用作用.在航空航天領(lǐng)域, 高性能的軍事飛行裝備、噴氣式飛機(jī)和民用飛機(jī)都需要能夠在高溫下工作的傳感器、電子控制系統(tǒng)、功率電子器件等, 以提高飛行的可靠性. 下一代渦輪控制系統(tǒng)將要采用可以在 350℃的高溫環(huán)境下工作的電子裝備, GaN 基電子器件將大有用武之地, 同時(shí)由于 GaN 基電子器件在高溫工作時(shí)無(wú)需制冷器, 可以簡(jiǎn)化電子系統(tǒng), 減輕飛行重量.高溫輻射環(huán)境包括核反應(yīng)堆、制備氚系統(tǒng)裝置、核廢物存儲(chǔ)裝置等這些環(huán)境溫度常常達(dá)到幾百度, 并受到R 射線和中子輻照, 因此需要耐高溫、耐輻射的電子監(jiān)控系統(tǒng).大功率相控陣?yán)走_(dá)主要受熱耗散的限制, 采用高溫、高功率密度的 GaN 基電子器件可望改善整個(gè)系統(tǒng)的性能, 并可以去除冷卻裝置, 大大減小系統(tǒng)體積. 另外汽車電子化中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的監(jiān)控, 重型設(shè)備制動(dòng)器、耐高溫傳感器、蜂窩地面站和衛(wèi)星通信等方面都有著很大的應(yīng)用市場(chǎng)  作為一種化合物半導(dǎo)體材料，GaN材料具有許多硅基半導(dǎo)體材料所不具備的優(yōu)異性能，包括能夠滿足大功率、高溫高頻和高速半導(dǎo)體器件的工作要求。其中GaN區(qū)別于第一和第二代半導(dǎo)體材料最重要的物理特點(diǎn)是具有更寬的禁帶，可以發(fā)射波長(zhǎng)比紅光更短的藍(lán)光。  

  GaN半導(dǎo)體材料的商業(yè)應(yīng)用研究開始于1970年，其在高頻和高溫條件下能夠激發(fā)藍(lán)光的獨(dú)特性質(zhì)從一開始就吸引了半導(dǎo)體開發(fā)人員的極大興趣。但是GaN的生長(zhǎng)技術(shù)和器件制造工藝直到近幾年才取得了商業(yè)應(yīng)用的實(shí)質(zhì)進(jìn)步和突破。1992年被譽(yù)為GaN產(chǎn)業(yè)應(yīng)用鼻祖的美國(guó)Shuji Nakamura教授制造了第一支GaN發(fā)光二極管（LED）；1999年日本Nichia公司制造了第一支GaN藍(lán)光激光器，激光器的穩(wěn)定性能相當(dāng)于商用紅光激光器。從1999 年初到2001年底，GaN基半導(dǎo)體材料在薄膜和單晶生長(zhǎng)技術(shù)、光電器件方面的重大技術(shù)突破有40多個(gè)。由于GaN半導(dǎo)體器件在光顯示、光存儲(chǔ)、激光打印、光照明以及醫(yī)療和軍事等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，GaN器件的廣泛應(yīng)用將預(yù)示著光電信息乃至光子信息時(shí)代的來(lái)臨。因此，以GaN為代表的第三代半導(dǎo)體材料被譽(yù)為IT產(chǎn)業(yè)新的發(fā)動(dòng)機(jī)。近幾年世界各國(guó)政府有關(guān)機(jī)構(gòu)、相關(guān)企業(yè)、以及風(fēng)險(xiǎn)投資公司紛紛加大了對(duì)GaN基半導(dǎo)體材料及其器件的研發(fā)投入和支持。美國(guó)政府2002年要求用于GaN相關(guān)研發(fā)的財(cái)政預(yù)算超過(guò)5500萬(wàn)美元。通用、飛利浦、Agilent等國(guó)際知名公司都已經(jīng)啟動(dòng)了大規(guī)模的GaN基光電器件商用開發(fā)計(jì)劃。風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)同樣表現(xiàn)出很大的興趣，近三年內(nèi)向該領(lǐng)域總計(jì)投入了約5億美元的資金。

  作為一種具有獨(dú)特光電屬性的優(yōu)異半導(dǎo)體材料，GaN的應(yīng)用市場(chǎng)可以分為兩個(gè)部分：

（1）憑借GaN半導(dǎo)體材料在高溫高頻、大功率工作條件下的出色性能取代部分硅和其它化合物半導(dǎo)體材料器件市場(chǎng)；

（2）憑借GaN半導(dǎo)體材料寬禁帶、激發(fā)藍(lán)光的獨(dú)特性質(zhì)開發(fā)新的光電應(yīng)用產(chǎn)品。目前GaN光電器件和電子器件在光學(xué)存儲(chǔ)、激光打印、高亮度LED以及無(wú)線基站等應(yīng)用領(lǐng)域具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，相關(guān)的商業(yè)專利已經(jīng)有20多項(xiàng)，涉足GaN半導(dǎo)體器件商業(yè)開發(fā)和制造的企業(yè)也越來(lái)越多。其中高亮度LED、藍(lán)光激光器和功率晶體管是當(dāng)前器件制造商和投資商最為感興趣和關(guān)注的三個(gè)GaN器件市場(chǎng)。  GaN基藍(lán)綠光LED產(chǎn)品的出現(xiàn)從根本上解決了發(fā)光二極管三基色缺色的問(wèn)題，是全彩顯示不可缺少的關(guān)鍵器件。藍(lán)、綠光LED具有體積小、冷光源、響應(yīng)時(shí)間短、發(fā)光效率高、防爆、節(jié)能、使用壽命長(zhǎng)（使用壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)以上）等特點(diǎn)。因此藍(lán)色發(fā)光二極管在大屏幕彩色顯示、車輛及交通、多媒體顯像、LCD背光源、光纖通訊、衛(wèi)星通訊和海洋光通訊等領(lǐng)域大有用武之地。在豐富了色彩的同時(shí)，GaN基LED最誘人的發(fā)展前景是其用作普通白光照明。半導(dǎo)體照明一旦成為現(xiàn)實(shí)，其意義不亞于愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈。按照目前的技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)，半導(dǎo)體普通白光照明市場(chǎng)的開始啟動(dòng)大約會(huì)在2006年前后，而某些特殊照明市場(chǎng)已經(jīng)開始啟動(dòng)。藍(lán)色激光器（LD）將對(duì)IT業(yè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)產(chǎn)生革命性的影響。藍(lán)光LD因具有波長(zhǎng)短、體積小、容易制作高頻調(diào)制等特點(diǎn)，將取代目前的紅外光等激光器（目前的VCD和DVD的激光光頭為紅外光源），在民用領(lǐng)域有著很大的潛在市場(chǎng)。在軍事上，可制成藍(lán)光激光器，具有驅(qū)動(dòng)能耗低，輸出能量大的特點(diǎn)，其激光器讀取器可將目前的信息存儲(chǔ)量提高數(shù)倍，并大大提高探測(cè)器的精確性及隱蔽性，因此藍(lán)光激光器將廣泛用于軍事用途。另外，藍(lán)光LD還可應(yīng)用于光纖通訊、探測(cè)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、光學(xué)閱讀、激光高速印刷等領(lǐng)域。  

氮化鎵材料的前景及展望

在未來(lái)，氮化鎵材料將成為市場(chǎng)增幅最快的半導(dǎo)體材料，到2006年將達(dá)到30億美元的產(chǎn)值，占化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)總額的20%。同時(shí)，作為新型光顯示、光存儲(chǔ)、光照明、光探測(cè)器件，可促進(jìn)上千億美元相關(guān)設(shè)備、系統(tǒng)的新產(chǎn)業(yè)的形成。根據(jù)美國(guó)市場(chǎng)調(diào)研公司Strategies Unlimited的分析數(shù)據(jù)，2001年世界GaN器件市場(chǎng)接近7億美元，還處于發(fā)展初期。該公司預(yù)測(cè)即使最保守發(fā)展，2009年世界GaN器件市場(chǎng)將達(dá)到48億美元的銷售額。專家認(rèn)為，新的GaN基應(yīng)用產(chǎn)品的出現(xiàn)和電子器件向光電乃至光子器件升級(jí)等因素將使得未來(lái)GaN市場(chǎng)很有可能呈突變性急劇增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。從投資角度看，目前對(duì)于GaN基LED的投資相對(duì)較多。但同時(shí)有必要給予GaN基功率晶體管和GaN基藍(lán)色激光器以更多關(guān)注，盡管現(xiàn)階段其制造技術(shù)仍然不成熟，但預(yù)計(jì)一旦在襯底等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得突破，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將會(huì)取得長(zhǎng)足發(fā)展。2013年、2014年市場(chǎng)需求更是成倍增長(zhǎng)。

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2015-0312