一種重要的半導(dǎo)體材料。屬Ⅲ－Ⅴ族化合物半導(dǎo)體。化學(xué)式GaAs，分子量144.63，屬閃鋅礦型晶格結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)5.65×10-10m，熔點(diǎn)1237℃，禁帶寬度1.4電子伏。砷化鎵于1964年進(jìn)入實(shí)用階段。砷化鎵可以制成電阻率比硅、鍺高3個(gè)數(shù)量級(jí)以上的半絕緣高阻材料,用來(lái)制作集成電路襯底、紅外探測(cè)器、γ光子探測(cè)器等。由于其電子遷移率比硅大5～6倍，故在制作微波器件和高速數(shù)字電路方面得到重要應(yīng)用。用砷化鎵制成的半導(dǎo)體器件具有高頻、高溫、低溫性能好、噪聲小、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。此外，還可以用于制作轉(zhuǎn)移器件──體效應(yīng)器件。砷化鎵是半導(dǎo)體材料中,兼具多方面優(yōu)點(diǎn)的材料,但用它制作的晶體三極管的放大倍數(shù)小，導(dǎo)熱性差，不適宜制作大功率器件。雖然砷化鎵具有優(yōu)越的性能，但由于它在高溫下分解，故要生長(zhǎng)理想化學(xué)配比的高純的單晶材料，技術(shù)上要求比較高。

砷化鎵單晶生產(chǎn)技術(shù)

中國(guó)掌握“半導(dǎo)體貴族”砷化鎵單晶生產(chǎn)技術(shù)作為第二代半導(dǎo)體，砷化鎵單晶因其價(jià)格昂貴而素有“半導(dǎo)體貴族”之稱。昨天，2001年7月31日，中國(guó)科學(xué)家宣布已掌握一種生產(chǎn)這種材料的新技術(shù)，使中國(guó)成為繼日本、德國(guó)之后掌握這一技術(shù)的又一國(guó)家。北京有色金屬研究總院宣布，國(guó)內(nèi)成功拉制出了第一根直徑4英寸的VCZ半絕緣砷化鎵單晶。

據(jù)專家介紹，砷化鎵可在一塊芯片上同時(shí)處理光電數(shù)據(jù)，因而被廣泛應(yīng)用于遙控、手機(jī)、DVD計(jì)算機(jī)外設(shè)、照明等諸多光電子領(lǐng)域。另外，因其電子遷移率比硅高6倍，砷化鎵成為超高速、超高頻器件和集成電路的必需品。它還被廣泛使用于軍事領(lǐng)域，是激光制導(dǎo)導(dǎo)彈的重要材料，曾在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中大顯神威，贏得“砷化鎵打敗鋼鐵”的美名。據(jù)悉，砷化鎵單晶片的價(jià)格大約相當(dāng)于同尺寸硅單晶片的20至30倍。盡管價(jià)格不菲，目前國(guó)際上砷化鎵半導(dǎo)體的年銷售額仍在10億美元以上。在“十五”計(jì)劃中，我國(guó)將實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，以占據(jù)國(guó)際市場(chǎng)。

[1]

砷化鎵晶片發(fā)展前景

2010年5月，新一期英國(guó)《自然》雜志報(bào)告說(shuō)，美國(guó)研究人員研發(fā)出一種可批量生產(chǎn)砷化鎵晶片的技術(shù)，克服了成本上的瓶頸，從而使砷化鎵這種感光性能比硅更優(yōu)良的材料有望大規(guī)模用于半導(dǎo)體和太陽(yáng)能相關(guān)產(chǎn)業(yè)[2]。

美國(guó)伊利諾伊大學(xué)等機(jī)構(gòu)研究人員報(bào)告說(shuō)，他們開發(fā)出的新技術(shù)可以生成由砷化鎵和砷化鋁交疊的多層晶體，然后利用化學(xué)物質(zhì)使砷化鎵層分離出來(lái)，可同時(shí)生成多層砷化鎵晶片，大大降低了成本。這些砷化鎵晶片可以像“蓋章”那樣安裝到玻璃或塑料等材料表面，然后可使用已有技術(shù)進(jìn)行蝕刻，根據(jù)需要制造半導(dǎo)體電路或太陽(yáng)能電池板。

不過(guò)，該技術(shù)目前還只能用于批量生產(chǎn)較小的砷化鎵晶片，如邊長(zhǎng)500微米的太陽(yáng)能電池單元。下一步研究將致力于利用新技術(shù)批量生產(chǎn)更大的砷化鎵晶片。

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