單晶材料的案例
日本尖端科技-單晶葉片材料研究利器--計(jì)算設(shè)備硬件配置
日本在單晶葉片材料的研究方面擁有較為先進(jìn)的技術(shù)。單晶葉片材料是用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪機(jī)等高溫、高壓條件下工作的關(guān)鍵部件。在單晶葉片材料的研究中，通常涉及以下方面：
1) 材料合成與制備：研究人員會(huì)根據(jù)需要的性能指標(biāo)，通過(guò)特殊的生長(zhǎng)工藝制備單晶葉片材料，以確保其具有良好的高溫、高壓性能。
2) 結(jié)構(gòu)與形態(tài)研究：對(duì)單晶葉片材料的晶體結(jié)構(gòu)和晶界形態(tài)進(jìn)行研究，以了解其在高溫環(huán)境下的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。
3) 性能測(cè)試與評(píng)估：通過(guò)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試手段，對(duì)單晶葉片材料的高溫強(qiáng)度、疲勞壽命等性能進(jìn)行評(píng)估。
4) 失效分析：對(duì)單晶葉片材料在實(shí)際工作條件下的失效原因進(jìn)行分析，以指導(dǎo)材料的改進(jìn)和優(yōu)化。
5) 仿真與模擬：利用計(jì)算機(jī)仿真軟件對(duì)單晶葉片材料的性能進(jìn)行預(yù)測(cè)和優(yōu)化，加速材料研發(fā)過(guò)程。
在單晶葉片材料的研究中，可能會(huì)使用多種不同的軟件工具來(lái)輔助設(shè)計(jì)和分析材料性能，例如：
1) 材料建模與仿真軟件：用于模擬單晶葉片材料的晶體結(jié)構(gòu)和性能，例如VASP、Quantum ESPRESSO等。
2) 有限元分析軟件：用于模擬單晶葉片材料在高溫、高壓條件下的力學(xué)響應(yīng)和熱穩(wěn)定性，例如ANSYS、ABAQUS等。
3) 失效分析軟件：用于分析單晶葉片材料的失效原因和機(jī)理，例如MATLAB、Python等。
主要組成部分包括材料樣品、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、測(cè)試儀器、計(jì)算機(jī)硬件等。在研究單晶葉片材料時(shí)，研究人員通常會(huì)配備先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和計(jì)算機(jī)硬件，以確保研究的準(zhǔn)確性和高效性。此外，需要對(duì)材料的生長(zhǎng)和制備過(guò)程進(jìn)行精確控制和優(yōu)化，確保所得的單晶葉片材料具有優(yōu)異的性能和穩(wěn)定性。
展開(kāi) 華南理工首篇Science：世界首個(gè)有序大孔-微孔MOF單晶材料誕生！
1月12日，國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Science雜志在線(xiàn)發(fā)表了華南理工大學(xué)作為第一單位的研究論文“Ordered Macro–Microporous Metal–Organic FrameworkSingle Crystals”（有序大孔-微孔金屬有機(jī)骨架單晶）。其中，華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院沈葵副研究員是論文第一作者，化學(xué)與化工學(xué)院李映偉教授與美國(guó)德克薩斯大學(xué)圣安東尼奧分校陳邦林教授為論文的共同通訊作者。這也是華南理工大學(xué)首次在Science主刊上以第一單位發(fā)表論文。
世界首個(gè)有序大孔-微孔MOF單晶材料誕生，成果得到SCIENCE報(bào)道
研制出世界第一個(gè)有序大孔-微孔MOF單晶材料
說(shuō)起多孔材料我們很多人都會(huì)想到珊瑚、海綿、酒瓶軟木塞等，如果能改變多孔材料的孔徑、排列方式等結(jié)構(gòu)，他們將具有廣闊的應(yīng)用空間。但是，制備出高度有序、大孔、單晶的穩(wěn)定多孔材料，對(duì)當(dāng)今科學(xué)界來(lái)說(shuō)仍是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。
金屬有機(jī)骨架（Metal-OrganicFrameworks，簡(jiǎn)稱(chēng)MOFs）就是一類(lèi)新型的多孔材料。它因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在氣體吸附/分離、傳感、催化等領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。然而，盡管MOFs材料的種類(lèi)眾多，但目前已報(bào)道的絕大部分MOFs材料的孔徑或窗口直徑卻集中在微孔范圍內(nèi)（小于2 納米），因此極大地限制了其在有大尺寸化合物參與的許多應(yīng)用。
近年來(lái)，科學(xué)家們發(fā)展了一些有效的合成策略，成功制備出介孔或大孔MOFs材料，但是這些介/大孔多為無(wú)序結(jié)構(gòu)，或因其多晶結(jié)構(gòu)而易于坍塌。而此次華南理工大學(xué)的科研工作者們送出2018年開(kāi)門(mén)紅的大禮，創(chuàng)新地采用“雙溶劑”法研制出世界第一個(gè)有序大孔-微孔MOF單晶材料，有效解決了這些難題。
展開(kāi) 【天生“我材”】 “半導(dǎo)體貴族”砷化鎵單晶材料
綜上所訴，隨著光電子產(chǎn)業(yè)和自動(dòng)化的發(fā)展，用作顯示器件LED、測(cè)距、玩具、條形碼識(shí)別等應(yīng)用的高亮度發(fā)光管、可見(jiàn)光激光器、近紅外激光器、量子阱大功率激光器等均有極大的市場(chǎng)需求，還有GaAs基高效太陽(yáng)電池的用量也十分大，對(duì)低阻低位錯(cuò)GaAs產(chǎn)業(yè)的需求是十分巨大而迫切的，我國(guó)數(shù)十億支LED管芯，所有的可見(jiàn)光激光器、高亮度發(fā)光管、近紅外激光器等幾乎都依靠進(jìn)口，且買(mǎi)到的舶來(lái)品幾乎都是三四等品，因此生產(chǎn)高質(zhì)量的低阻GaAs單晶，促進(jìn)LED管芯、可見(jiàn)光激光器、高亮度發(fā)光管和高效率高效太陽(yáng)電池的商品化生產(chǎn)，這將有力發(fā)展我國(guó)民族的光電子產(chǎn)業(yè)。
當(dāng)前由于資金、技術(shù)和認(rèn)知等方面的不足，砷化鎵單晶材料在中國(guó)并沒(méi)有走進(jìn)大眾生活，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。但新材料全球交易網(wǎng)相信通過(guò)業(yè)界的共同努力，政府政策上的大力支持，砷化鎵單晶材料產(chǎn)業(yè)化會(huì)逐步發(fā)展，穩(wěn)步推進(jìn)，以后廣泛運(yùn)用將成現(xiàn)實(shí)。
來(lái)源：新材料全球交易網(wǎng)
展開(kāi) 單晶材料的“一百種”生長(zhǎng)方法，你了解幾個(gè)？
起源
單晶是由單個(gè)晶體構(gòu)成的材料，單晶在自然界存在，如金剛石晶體等，也可由人工制成，如鍺和硅單晶等。單晶是由一個(gè)晶核長(zhǎng)成的，其所有晶胞均呈相同的位向，因而具有各向異性。
圖1：不同種類(lèi)晶體
圖2：三種晶體
2.制備
單晶材料的制備是將物質(zhì)的非晶態(tài)、多晶態(tài)或能夠形成該物質(zhì)的反應(yīng)物通過(guò)一定的物理或化學(xué)手段轉(zhuǎn)變成單晶狀態(tài)的過(guò)程。
生長(zhǎng)塊狀單晶材料有熔體法、常溫溶液法、高溫溶液法及其它相關(guān)方法。
熔融法
從熔體中生長(zhǎng)晶體是制備大單晶和特定形狀的單晶最常用的和最重要的一種方法，電子學(xué)、光學(xué)等現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用中所需要的單晶材料，大部分是用熔體生長(zhǎng)方法制備的，如單晶硅，GaAs（氮化鎵），LiNbO3（鈮酸鋰），Nd：YAG（摻釹的鐿鋁石榴石），Al2O3（白寶石）等以及某些堿土金屬和堿土金屬的鹵族化合物等，許多晶體品種早已開(kāi)始進(jìn)行不同規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。與其他方法相比，熔體生長(zhǎng)通常具有生長(zhǎng)快、晶體的純度和完整性高等優(yōu)點(diǎn)。
熔融法生長(zhǎng)晶體的簡(jiǎn)單原理是將生長(zhǎng)晶體的原料熔化，在一定條件下使之凝固，變成單晶。這里包含原料熔化和熔體凝固兩大步驟，熔體必須在受控制的條件下的實(shí)現(xiàn)定向凝固，生長(zhǎng)過(guò)程是通過(guò)固-液界面的移動(dòng)來(lái)完成的。
要使熔體中晶體生長(zhǎng)，必須使體系的溫度低于平衡溫度。體系溫度低于平衡溫度的狀態(tài)成為過(guò)冷。的絕對(duì)值為過(guò)冷度，表示體系過(guò)冷程度的大小。過(guò)冷度是熔體法晶體生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力。
展開(kāi) 
單晶到單晶的配體交換賦予MOFs材料功能化
【引言】
近年來(lái)，具有可調(diào)性能的MOFs材料的快速發(fā)展吸引了各個(gè)領(lǐng)域的研究興趣，其中包括鐵電，氣體吸附，發(fā)光，磁性和催化等。特別是經(jīng)歷單晶到單晶轉(zhuǎn)換(SC?SC)的MOFs材料能為研究化合物的構(gòu)效關(guān)系提供精確結(jié)構(gòu)平臺(tái)。其中，溶劑輔助配體交換作為一種SC-SC轉(zhuǎn)換方法，被認(rèn)為是設(shè)計(jì)和合成不同孔道尺寸的MOFs材料最有效和可行的策略之一。然而結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變后單晶數(shù)據(jù)的缺失和較差的水穩(wěn)定性限制了相關(guān)MOFs材料的應(yīng)用前景。因此，開(kāi)發(fā)水穩(wěn)定的MOFs材料勢(shì)在必行，這不僅可以研究配體交換的機(jī)理，也可以為功能化材料的設(shè)計(jì)提供更好的思路。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，鄭州大學(xué)侯紅衛(wèi)教授課題組采用單晶到單晶的配體交換方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)MOF材料的磁學(xué)行為和去除重金屬離子（Hg2+）性能的高效調(diào)節(jié)，以標(biāo)題“Modulation of Magnetic Behavior andHg2+ Removal by SolventAssisted Linker Exchange Based on a Water-Stable 3D MOF”在Chem. Mater.上發(fā)表，論文第一作者為鄭州大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院博士研究生邵志超，通訊作者為鄭州大學(xué)侯紅衛(wèi)教授。該團(tuán)隊(duì)一直致力于研究MOFs材料中單晶到單晶轉(zhuǎn)變以及重金屬離子去除方面的探索，相關(guān)成果發(fā)表在J. Am. Chem. Soc., 2008,130,15222-15223，Chem. Sci.,2017,8,7611-7619，Chem. Commun., 2017,53, 10314-10317，Chem. Commun., 2011,47, 5271-5273等等。
本篇Chem.
展開(kāi) 大直徑SiC單晶材料的應(yīng)用及前景分析
如圖３為 Ｃ－Ｓｉ系統(tǒng)相圖，可以看出當(dāng) Ｔ＞２８３０ ℃，才可以得到熔融態(tài)碳化硅，而在１４１２～２８３０ ℃，Ｃ在 Ｓｉ中的溶解度僅為０．０１％～１９％，Ｃ、Ｓｉ化學(xué)計(jì)量比嚴(yán)重失衡，碳硅比不能按照１：１的比例排序，難以得到單晶碳化硅材料。
目前主流制備碳化硅單晶的方法為物理氣相傳輸法（ＰＶＴ法），其基本長(zhǎng)晶原理如圖４所示，將粉末狀 ＳｉＣ 料源置于石墨坩堝底部，通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈利用集膚效應(yīng)加熱坩堝，達(dá)到一定溫度后料源分解為Ｓｉ２Ｃ、Ｓｉ、ＳｉＣ２ 等氣體，自由揮發(fā)到坩堝頂部的籽晶區(qū)域，經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)后再次生成 ＳｉＣ，并經(jīng)由一定的軸向及徑向溫度梯度在籽晶表面結(jié)晶，得到具有一定結(jié)構(gòu)的單晶碳化硅。
目前制約著碳化硅晶體品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)主要有：碳化硅粉料質(zhì)量、仔晶的粘結(jié)、溫場(chǎng)的設(shè)計(jì)和保溫材料的選擇，晶體生長(zhǎng)工藝。其中每一項(xiàng)指標(biāo)影響著最終碳化硅晶體的成品率和晶體品質(zhì)。碳化硅粉料的制備多采用改進(jìn)高溫自蔓延法，在高溫條件下高純碳和高純硅混合加熱，并清洗除雜后得到高純碳化硅粉，合成工藝的選擇、碳硅粉的顆粒度降決定著最終得到碳化硅粉料的顆粒度、純度。仔晶的粘結(jié)要確保和石墨鍋蓋之間沒(méi)有貼合緊密，沒(méi)有縫隙，微通道等，否者將會(huì)在晶體生長(zhǎng)的過(guò)程中影響仔晶表面的溫場(chǎng)分布，影響晶體品質(zhì)。溫場(chǎng)的設(shè)計(jì)要確保溫場(chǎng)分布的均勻性，在加熱的過(guò)程中使粉料受熱均勻，揮發(fā)氣氛能夠在坩堝中平穩(wěn)升華，保溫材料的選擇是確保溫場(chǎng)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一，也是用來(lái)調(diào)節(jié)晶體生長(zhǎng)時(shí)徑向和縱向溫度梯度的必要手段。
展開(kāi) 大硅片、光刻膠、FMM等8大高度依賴(lài)進(jìn)口的半導(dǎo)體材料大解析
二 光刻膠
光刻膠是微電子技術(shù)中微細(xì)圖形加工的關(guān)鍵材料之一，其成本約占整個(gè)芯片制造工藝的30%，耗費(fèi)時(shí)間約占整個(gè)芯片制造工藝的40%-60%，是半導(dǎo)體制造中最核心的工藝。
目前國(guó)內(nèi)光刻膠自給率僅10%，主要集中于技術(shù)含量相對(duì)較低的PCB領(lǐng)域。6英寸硅片的g/i線(xiàn)光刻膠的自給率約為20%，8英寸硅片的KrF光刻膠的自給率不足5%，12寸硅片的ArF光刻膠目前尚無(wú)國(guó)內(nèi)企業(yè)可以大規(guī)模生產(chǎn)。
三 高純?yōu)R射靶材
利用離子源產(chǎn)生的離子轟擊固體表面，使固體表面的原子離開(kāi)固體并沉積在基底表面，被轟擊的固體稱(chēng)為濺射靶材,是集成電路制造過(guò)程中的關(guān)鍵材料，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，分為半導(dǎo)體靶材、面板靶材、光伏靶材等。高純?yōu)R射靶材制造環(huán)節(jié)技術(shù)門(mén)檻高、設(shè)備投資大，在濺射靶材產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的企業(yè)數(shù)量呈現(xiàn)金字塔型分布，半導(dǎo)體濺射靶材行業(yè)集中度很高，前五大廠商占比超過(guò)80%。具有規(guī)模化生產(chǎn)能力的企業(yè)數(shù)量相對(duì)較少，主要分布在美國(guó)、日本等國(guó)家和地區(qū)。
四 碳化硅單晶
碳化硅功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈主要包含單晶材料、外延材料、器件、模塊和應(yīng)用這幾個(gè)環(huán)節(jié)。碳化硅單晶是碳化硅功率半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，質(zhì)量、大尺寸的碳化硅單晶材料是碳化硅技術(shù)發(fā)展首要解決的問(wèn)題，持續(xù)增大晶圓尺寸、降低缺陷密度
（微管、位錯(cuò)、層錯(cuò)等）
是其重點(diǎn)發(fā)展方向。
碳化硅單晶材料主要有導(dǎo)通型襯底和半絕緣襯底兩種,是第三代半導(dǎo)體材料技術(shù)成熟度最高的材料，目前基本被國(guó)外企業(yè)壟斷。
高導(dǎo)通型襯底材料是制造碳化硅功率半導(dǎo)體器件的基材。半絕緣襯底具備高電阻的同時(shí)可以承受更高的頻率，因此在5G通訊和新一代智能互聯(lián)，傳感感應(yīng)器件上具備廣闊的應(yīng)用空間。
展開(kāi) 蘇大張曉宏揭建勝&天大胡文平Materials Today：通道限制的彎液面自組裝法實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)有機(jī)半
此外，不同類(lèi)型的有機(jī)半導(dǎo)體材料同樣適用于該方法，說(shuō)明該方法具有很好的兼容性。最終，在此方法下，我們得到的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的平均遷移率超過(guò)目前所有的有機(jī)器件，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高性能有機(jī)電路奠定了材料基礎(chǔ)。
來(lái)源：材料人
一文讀懂：第三代半導(dǎo)體行業(yè)現(xiàn)狀和投資機(jī)遇
寬禁帶功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈主要包含單晶材料、外延材料、器件、模塊和應(yīng)用這幾個(gè)環(huán)節(jié)。其中，單晶材料是寬禁帶功率半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，主要技術(shù)指標(biāo)有單晶直徑、微管密度、單晶電阻率、表面粗糙度、翹曲度等；外延材料是實(shí)現(xiàn)器件制造的關(guān)鍵，主要技術(shù)指標(biāo)有外延片直徑、外延層厚度、外延層摻雜濃度和表面缺陷密度等；器件是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心，主要技術(shù)指標(biāo)有阻斷電壓、單芯片導(dǎo)通電流/電阻、阻斷狀態(tài)的漏電流、工作溫度等；模塊是實(shí)現(xiàn)器件應(yīng)用的橋梁，主要技術(shù)指標(biāo)有模塊容量、熱阻、寄生參數(shù)和驅(qū)動(dòng)保護(hù)等；應(yīng)用是寬禁帶功率半導(dǎo)體器件和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的源動(dòng)力，主要技術(shù)指標(biāo)是開(kāi)關(guān)頻率、轉(zhuǎn)換效率和功率密度等。以 SiC 為例，在寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上還存在以下問(wèn)題。
1）大尺寸 SiC 單晶襯底制備技術(shù)仍不成熟。
目前國(guó)際上 SiC 芯片的制造已經(jīng)從 4英寸換代到 6英寸，并已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了8英寸SiC單晶樣品，與先進(jìn)的硅功率半導(dǎo)體器件相比，單晶襯底尺寸仍然偏小、缺陷水平仍然偏高。并且缺乏更高效的 SiC單晶襯底加工技術(shù)。SiC單晶襯底材料線(xiàn)切割工藝存在材料損耗大、效率低等缺點(diǎn)，必須進(jìn)一步開(kāi)發(fā)大尺寸 SiC晶體的切割工藝，提高加工效率。襯底表面加工質(zhì)量的好壞直接決定了外延材料的表面缺陷密度，而大尺寸 SiC襯底的研磨和拋光工藝仍不能滿(mǎn)足要求，需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研磨、拋光工藝參數(shù)，降低晶圓表面粗糙度。
p 型襯底技術(shù)的研發(fā)較為滯后。目前商業(yè)化的 SiC 產(chǎn)品是單極型器件。未來(lái)高壓雙極型器件需要 p 型襯底。目前 SiC p 型單晶襯底缺陷較高、電阻率較高，其基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題尚未得到突破，技術(shù)開(kāi)發(fā)滯后。近年來(lái)，中國(guó) SiC單晶材料領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但與國(guó)際水平相比仍存在一定的差距。
展開(kāi) 基于黃umat模擬不同取向FCC單晶微柱壓縮響應(yīng)情況
案例說(shuō)明
根據(jù)acta文獻(xiàn)《Multiscale modeling
of the mechanical behavior of IN718 superalloy based on micropillar compression
and computational homogenization》，建立不同取向單晶微柱模型（微柱直徑為10um，高度為12um）模擬初始不同取向的單晶在壓縮過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)以及滑移系開(kāi)動(dòng)情況（材料參數(shù)為黃原始的參數(shù)）
1，建立微柱初始模型如下：
2，賦予微柱響應(yīng)的單晶材料材料參數(shù)，（本案例主要考慮在立方金屬軋板中常見(jiàn)的典型取向）見(jiàn)下表（研究選取了前七種情況）
3，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用C3D8R單元，共包含網(wǎng)格為13536個(gè)單元，其中微柱部分網(wǎng)格進(jìn)行對(duì)應(yīng)的細(xì)化，底部采用相對(duì)粗糙的網(wǎng)格。
4，根據(jù)文獻(xiàn)的研究，采用類(lèi)似的邊界條件，下端支撐板完全固定，對(duì)微柱頂端Z的負(fù)方向施加20%的工程應(yīng)變進(jìn)行壓縮模擬。
5，后處理與結(jié)果展示（默認(rèn)圖片中單晶取向與表順序相同）
不同取向微柱壓縮的應(yīng)力分布云圖
?
不同取向微柱壓縮的累計(jì)剪切應(yīng)變分布云圖
FCC滑移系標(biāo)號(hào)
滑移系a1分剪切應(yīng)力分布云圖
滑移系a2累計(jì)剪切應(yīng)變分布云圖
滑移系a3累計(jì)剪切應(yīng)變分布云圖
滑移系b1累計(jì)剪切應(yīng)變分布云圖
滑移系b2累計(jì)剪切應(yīng)變分布云圖
滑移系b3累計(jì)剪切應(yīng)變分布云圖
滑移系c1累計(jì)剪切應(yīng)變分布云圖
滑移系c2累計(jì)剪切應(yīng)變分布云圖
滑移系c3累計(jì)剪切應(yīng)變分布云圖
滑移系d1累計(jì)剪切應(yīng)變分布云圖
滑移系d2累計(jì)剪切應(yīng)變分布云圖
滑移系d3累計(jì)剪切應(yīng)變分布云圖
展開(kāi) 新政策發(fā)布！廣東23件第三代半導(dǎo)體大事匯總
√2020年7月8日，南砂晶圓碳化硅單晶材料與晶片生產(chǎn)項(xiàng)目參加廣州南沙區(qū)集體開(kāi)工。該項(xiàng)目總投資9億元，將開(kāi)展碳化硅單晶材料研發(fā)、中試等工作，達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)各類(lèi)襯底片和外延片共20萬(wàn)片。
√2020年11月，廣州市南沙區(qū)第三代半導(dǎo)體創(chuàng)新中心正式揭牌成立。
√2020年12月28日，西安電子科技大學(xué)第三代半導(dǎo)體創(chuàng)新中心簽約落戶(hù)廣州黃埔。一期投資總額5億元，計(jì)劃在3年內(nèi)分三期建成，聚焦大尺寸氮化鎵材料外延生長(zhǎng)、氮化鎵微波毫米波器件與集成電路、氮化鎵電力電子器件與集成電路等技術(shù)領(lǐng)域。
√2021年1月18日，深圳青銅劍第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基地完成奠基儀式，將建設(shè)總部、研發(fā)中心和車(chē)規(guī)級(jí)碳化硅功率器件封裝線(xiàn)等，而深圳基本半導(dǎo)體有限公司是由青銅劍科技控股(持股約35.76%)。
2021年3月30日，佛山市藍(lán)箭電子股份有限公司舉行了二期廠房奠基儀式。該廠房主要用于半導(dǎo)體封裝測(cè)試擴(kuò)建項(xiàng)目，開(kāi)展寬禁帶半導(dǎo)體器件以及制造工藝研發(fā)創(chuàng)新。
√2021年4月6日，志橙半導(dǎo)體SiC材料研發(fā)制造總部項(xiàng)目通過(guò)了廣東省投資項(xiàng)目在線(xiàn)審批監(jiān)管平臺(tái)的復(fù)核，計(jì)劃開(kāi)工時(shí)間為2021年5月1日，項(xiàng)目計(jì)劃2025年達(dá)產(chǎn)，總投資額3.32億元。
2021年4月，國(guó)星光電發(fā)布了一系列第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品，包括SiC功率器件、GaN-DFN器件和功率模塊（鏈接）。
相關(guān)閱讀：
參編單位集結(jié)號(hào)！2021第三代半導(dǎo)體白皮書(shū)調(diào)研啟動(dòng)
又一車(chē)企采用碳化硅！單一訂單175億元！內(nèi)附11家國(guó)產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展
從華為、小米最新動(dòng)作，深入剖析國(guó)星光電新布局
點(diǎn)擊“閱讀原文”報(bào)名參編白皮書(shū)
展開(kāi) 
國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈！
目前碳化硅P型單晶襯底缺陷較高、電阻率較高，其基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題尚未得到突破，技術(shù)開(kāi)發(fā)滯后。
近年來(lái)，我國(guó)碳化硅單晶材料領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但與國(guó)際水平相比仍存在一定的差距。除了以上共性問(wèn)題以外，我國(guó)碳化硅單晶材料領(lǐng)域在以下兩個(gè)方面存在巨大的風(fēng)險(xiǎn)：
是本土碳化硅單晶企業(yè)無(wú)法為國(guó)內(nèi)已經(jīng)/即將投產(chǎn)的6英寸芯片工藝線(xiàn)提供高質(zhì)量的6英寸單晶襯底材料。
碳化硅材料的檢測(cè)設(shè)備完全被國(guó)外公司所壟斷。
2、 碳化硅外延材料
國(guó)際上碳化硅外延材料領(lǐng)域存在的問(wèn)題主要有：
N型碳化硅外延生長(zhǎng)技術(shù)有待進(jìn)一步提高。目前外延材料生長(zhǎng)過(guò)程中氣流和溫度控制等技術(shù)仍不完美，在6英寸碳化硅單晶襯底上生長(zhǎng)高均勻性的外延材料技術(shù)仍有一定挑戰(zhàn)，一定程度影響了中低壓碳化硅芯片良率的提高。
P型碳化硅外延技術(shù)仍不成熟。高壓碳化硅功率器件是雙極型器件，對(duì)P型重?fù)诫s外延材料提出了要求，目前尚無(wú)滿(mǎn)足需求的低缺陷、重?fù)诫s的P型碳化硅外延材料。
近年來(lái)我國(guó)碳化硅外延材料技術(shù)獲得了長(zhǎng)足進(jìn)展，申請(qǐng)了一系列的專(zhuān)利，正在縮小與其它國(guó)家的差距，已經(jīng)開(kāi)始批量采用本土4英寸單晶襯底材料，產(chǎn)品已經(jīng)打入國(guó)際市場(chǎng)。
但是，以下兩個(gè)方面存在巨大的風(fēng)險(xiǎn)：
目前國(guó)內(nèi)碳化硅外延材料產(chǎn)品以4英寸為主，由于受單晶襯底材料的局限，尚無(wú)法批量供貨6英寸產(chǎn)品。
碳化硅外延材料加工設(shè)備全部進(jìn)口，將制約我國(guó)獨(dú)立自主產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。
3、碳化硅功率器件
雖然國(guó)際上碳化硅器件技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化水平發(fā)展迅速，開(kāi)始了小范圍替代硅基二極管和IGBT的市場(chǎng)化進(jìn)程，但是碳化硅功率器件的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)尚未完全形成，尚不能撼動(dòng)目前硅功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)上的主體地位。
展開(kāi) 大硅片、光刻膠、FMM等8大高度依賴(lài)進(jìn)口的半導(dǎo)體材料大解析
▉ 全球氮化硅單晶產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局 ▉
表8 全球碳化硅單晶知名企業(yè)
Source：公開(kāi)資料整理
▉ 國(guó)內(nèi)氮化硅單晶知名企業(yè) ▉
國(guó)內(nèi)主要碳化硅單晶襯底材料企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)已經(jīng)具備了成熟的4英寸零微管碳化硅單晶產(chǎn)品，并已經(jīng)研發(fā)出了6英寸單晶樣品，但是在晶體材料質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)化能力方面距離國(guó)際先進(jìn)水平存在一定差距。
清華-伯克利深圳學(xué)院成會(huì)明、劉碧錄團(tuán)隊(duì)在二維材料Bi2O2Se控制制備及光電探測(cè)方面取得新進(jìn)展
【引言】
現(xiàn)代信息技術(shù)的進(jìn)步在很大程度上依賴(lài)于以半導(dǎo)體硅和III-V族化合物為基礎(chǔ)材料的集成電路的發(fā)展。當(dāng)前，由于受到短溝道效應(yīng)等物理規(guī)律和制造成本的限制，CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）技術(shù)有可能達(dá)到極限，這也預(yù)示著“摩爾定律”的步伐可能會(huì)減慢或終結(jié)。尋找和開(kāi)發(fā)新型溝道半導(dǎo)體材料，如近年來(lái)興起的二維材料，進(jìn)而延續(xù)摩爾定律或構(gòu)建新原理器件，是凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)和電子器件領(lǐng)域的前沿課題和一大研究重點(diǎn)。最近，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)二維Bi2O2Se具有很高的電子遷移率、良好的穩(wěn)定性和合適的帶隙，與現(xiàn)有二維材料呈現(xiàn)出很好的互補(bǔ)特性，有望成為新型溝道二維材料。由于材料晶粒之間的晶界將造成電子散射，同時(shí)考慮到半導(dǎo)體工業(yè)通常以晶圓級(jí)材料為基礎(chǔ)進(jìn)行加工和應(yīng)用，故大面積單晶材料的生長(zhǎng)制備尤為重要，而如何控制制備大尺寸Bi2O2Se單晶就顯得尤為關(guān)鍵。
【成果簡(jiǎn)介】
為解決上述難題，清華大學(xué)清華-伯克利深圳學(xué)院 (TBSI)成會(huì)明、劉碧錄團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種物理氣相沉積自限制外延法生長(zhǎng)毫米級(jí)二維Bi2O2Se單晶。該方法以Bi2O2Se粉體為前驅(qū)體并置于反應(yīng)爐低溫一側(cè)，將生長(zhǎng)襯底云母置于反應(yīng)爐高溫一側(cè)，進(jìn)行物理氣相沉積，進(jìn)而制備出二維Bi2O2Se。其中生長(zhǎng)基底與Bi2O2Se的晶格匹配適中，能夠自限制外延生長(zhǎng)二維原子晶體，進(jìn)而制備出2毫米尺寸的單層和少層二維Bi2O2Se單晶。材料表征結(jié)果發(fā)現(xiàn)二維Bi2O2Se具有很高的晶體質(zhì)量和合適的化學(xué)計(jì)量比。
展開(kāi) 【行業(yè)觀察】日本這么一個(gè)小島國(guó)，新材料產(chǎn)業(yè)為何能稱(chēng)雄全球？
比如在最高精尖的三種材料技術(shù)方面：制造洲際彈道導(dǎo)彈噴管和殼體以及飛機(jī)骨架——高強(qiáng)度碳纖維材料；制造最高性能主動(dòng)相控陣軍用雷達(dá)的——寬禁帶半導(dǎo)體收發(fā)組件材料；制造最新式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的——高性能單晶葉片。
日本在這三種頂級(jí)科技方面遙遙領(lǐng)先，讓地球上其他國(guó)家望其項(xiàng)背。
首當(dāng)其沖的是——最新型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的五代單晶材料。由于渦輪葉片工作環(huán)境非常惡劣，需要極度高溫高壓之下仍然保持?jǐn)?shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)的極高轉(zhuǎn)速，因此，對(duì)于高溫高壓下的抗蠕變性能的條件及要求是十分苛刻的。當(dāng)今科技最優(yōu)的解決手段就是讓晶體約束朝一個(gè)方向伸展，相比于常規(guī)材料來(lái)說(shuō)無(wú)晶界，這樣就大大提升高溫高壓下的強(qiáng)度和抗蠕變性能。
世界上單晶材料共有五代。越到最后一代，就越根本看不到老牌發(fā)達(dá)國(guó)家美國(guó)和英國(guó)的影子，軍事超級(jí)大國(guó)俄羅斯更不在話(huà)下。假如四代單晶還有法國(guó)能夠勉強(qiáng)支撐的話(huà)，而第五代單晶技術(shù)水平就只能是日本的天下。因此，全球最頂級(jí)的單晶材料就是日本研發(fā)的第五代單晶TMS-162/192，日本已成為全球唯一一個(gè)能制造第五代單晶材料的國(guó)家，在世界市場(chǎng)上具有絕對(duì)的話(huà)語(yǔ)權(quán)。
再拿美國(guó)F-22和F-35使用的F119/135發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片材料CMSX-10三代高性能單晶作為對(duì)比，通過(guò)比較數(shù)據(jù)如下，三代單晶的經(jīng)典代表CMSX-10的抗蠕變性能是：1100度，137Mpa，220小時(shí)。這已是西方發(fā)達(dá)國(guó)家最頂級(jí)水平了。
展開(kāi) 