宽带隙半导体：当研究成为现实时
以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的宽带隙半导体材料（wide-bandgap materials）在长期以来一直以硅为主导的市场中逐渐流行起来。宽带隙材料的兴起向我们说明了研究与工程之间的关系是什么？
BBC在2004年报道说，科学家已经使用激光实现了原子级的“电信号传输”。该文章指出，这种现象将允许量子数据存储在“明天（tomorrow）的计算机”中。
我不确定“明天（tomorrow）”到底是什么意思，但是那是15年前了，直到今天我还没有看到用于将数据存储为量子位的微控制器或存储芯片的广告。
同年，IBM Almaden研究中心主任对一位斯坦福新闻记者说，自旋电子器件有可能“像50年前的晶体管一样，彻底改变电子工业。”
我想知道有多少电气工程师知道“自旋电子学”的含义。无论如何，如果确实存在革命，它显得非常低调。
然后是钻石（diamond）。过去，我们讨论了一些研究人员如何争夺钻石以取代硅作为电源和传感器半导体材料。
尽管对于锯片，抛光设备和结合提议无疑是有用，但其在未来半导体中的地位只是在理论上仍然是非常重要的。
这些示例提醒我们，许多（或大多数？）工程研究项目不会显着影响专业工程师执行的设计工作。
这并不意味着这样的研究没有价值，但是它确实表明，想要保持知识和技能最新的工程师最好阅读应用说明或新发布的数据表，而不是由研究人员撰写的新闻稿。
WBG是一个例外吗？
术语“宽带隙（WBG，wide-bandgap）半导体”是指可以用作半导体但价带间导带能隙比硅大的材料。
在AAC教科书中的“固体带理论”中更详细地讨论了价带间导带的能隙。
这意味着需要更多的能量才能使电子反弹到允许电流流动的状态。
半导体物质中的电子能带分离图示
半导体物质中电子能带分离的图像。上面的图片来自AAC教材的固体能带理论
较高的能量需求使WBG材料更像绝缘体，这似乎是一个缺点。
但是，在半导体设计的背景下，WBG材料通过允许器件在更高的温度，电压和频率下工作而带来了很多好处。
与许多其他实验室想法并没有出现在工程师的实际工具箱中不同，碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）真正改变了整个行业，使设计人员获得了在我们选择硅时无法实现的性能。
适用于大功率和高频应用的WBG旗舰
最成熟的WBG材料是SiC。它已经广泛用于制造开关器件，例如MOSFET和晶闸管中。
GaN具有作为功率半导体器件的潜力，并且在射频应用中是对基于硅的器件的重大改进。
Cree推出了首款商用SiC功率MOSFET，并确认这种WBG材料具有更高的热导率，可以在较小的封装中提供更高的电流，以及更高的临界击穿场，从而可以实现更低的导通状态漏-源电阻。
Microchip和ROHM已发布了新的SiC MOSFET和二极管，我们还看到了英飞凌，意法半导体和安森美半导体的投资，特别是在汽车电源设计方面。
C3M0075120K
我们之前通过分析Cree的MOSFET C3M0075120K讨论了碳化硅（SiC）FET的优缺点。图片由Wolfspeed提供
ADI公司已经生产出用于高频应用的GaN器件，并相信这种材料将有助于设计人员减小尺寸和重量，同时实现更高的效率和扩展带宽。
该图传达了宽带隙半导体提供的高功率/高频性能组合
该图传达了宽带隙半导体提供的高功率/高频性能组合。图片由Analog Devices提供
前方的道路
10月初，透明市场研究公司发布了有关宽带隙半导体的市场研究报告。
他们预测，未来八年宽带隙半导体的复合年增长率将达到22％，其中最强劲的发展将发生在亚太和北美市场。
这种增长的很大一部分将由混合动力/电动汽车领域所推动，但诸如电源，电动机驱动器和风力涡轮机等应用也将占主导地位。
在这一点上，看来WBG半导体确实将改变电气工程师设计电路的方式。
SiC和GaN器件正变得越来越便宜且得到越来越广泛的应用，它们提供的性能是硅，硅锗或砷化镓等半导体材料所无法实现的。
你怎么看？ WBG器件的激增是电子的“革命”，还是半导体技术长期逐步改进的又一篇章？
善水科技申请一种宽带隙有机半导体小分子材料专利，拓宽活性层吸收光谱并增强器件性能与稳定性
金融界 2024 年 8 月 24 日消息，天眼查知识产权信息显示，南昌大学、九江善水科技股份有限公司申请一项名为“一种宽带隙有机半导体小分子材料制备方法及其在有机太阳能电池中的应用“，公开号 CN202410325211.6，申请日期为 2024 年 3 月 。
专利摘要显示，本发明涉及一种宽带隙有机半导体小分子材料制备方法及其在有机太阳能电池活性层中的应用。本发明设计的宽带隙有机半导体小分子材料作为第三组分，一方面，拓宽了活性层在 300‑500 nm 的吸收光谱，并以额外的非辐射能量转移的方式增强器件的性能，降低了电荷复合，提高了激子解离效率，使堆积更加紧密，增强了光电转换效率；另一方面，通过抑制 NFA 的不利扩散，增强器件的稳定性，在手套箱贮存条件下，PCE 降至初始效率 90%所需的时间 T90 从 480 h 提升至 1500 h 。
本文源自金融界
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