GaN藍(lán)光產(chǎn)業(yè)開發(fā)熱遍全球

　　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。

　　GaN產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景誘人

　　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)。

　　■ 應(yīng)用于大屏幕、車燈、交通燈等領(lǐng)域

　　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。

　　■ 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)，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)。

　　■ 帶來(lái)數(shù)字化存儲(chǔ)技術(shù)的革命

　　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)。

　　■ 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。

　　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。

　　在未來(lái)10年里，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。（編輯：PCL）