进入21世纪以来，随着摩尔定律的失效大限日益临近，寻找半导体硅材料替代品的任务变得非常紧迫。在多位选手轮番登场后，有两位脱颖而出，它们就是氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)——并称为第三代半导体材料的双雄。

　　碳化硅（SiC）俗称金刚砂，为硅与碳相键结而成的陶瓷状化合物，碳化硅在大自然以莫桑石这种稀罕的矿物的形式存在。SiC是目前发展最成熟的宽禁带半导体材料，已经形成了全球的材料、器件和应用产业链。SiC材料方面的企业以Cree、II-VI、Dow Corning等为代表，其中2013年Cree开发出6英寸SiC单晶产品，其微管密度低于1个/cm2;多家公司研发出厚度超过250μm的SiC外延材料样品，并批量提供中低压器件用SiC外延材料产品。在SiC器件方面，国际上报道了10kV~15kV/10A~20A的SiC MOSFET、超过20kV的SiC功率二极管和SiC IGBT芯片样品。Cree和Rohm公司开发了SiC MOSFET产品，电压等级从650V~1700V，单芯片电流超过50A，并开发出1200V/300A、1700V/225A的全碳化硅功率模块产品。

　　氮化镓（GaN、Gallium nitride）是氮和镓的化合物，是一种直接能隙*的半导体，GaN是另一种重要的宽禁带半导体材料。它具有独特的异质结结构和二维电子气，在此基础上研制的高电子迁移率晶体管(HEMT)是一种平面型器件，可以实现低导通电阻、高开关速度的优良特性。国际上也有团队报道了垂直型的GaN电力电子器件。近年来围绕GaN半导体器件的全球研发投入以及生产规模均快速增长，其中650V以下的平面型HEMT器件已经实现了产业化。

　　发展应用领域

　　根据第三代半导体的发展情况，其主要应用为半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器、以及其他4个领域，每个领域产业成熟度各不相同。在前沿研究领域，宽禁带半导体还处于实验室研发阶段。

　　第三代宽禁带半导体材料应用领域

　　半导体照明

　　LED衬底类别包括蓝宝石、碳化硅、硅以及氮化镓。蓝光LED在用衬底材料来划分技术路线。SiC衬底有效地解决了衬底材料与GaN的晶格匹配度问题，减少了缺陷和位错，更高的电光转换效率从根本上带来更多的出光和更少的散热。氮化镓具有禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、电子饱和漂移速度高、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优越特性，是迄今理论上电光、光电转换效率最高的材料体系。时至今日，氮化镓衬底相对于蓝宝石、碳化硅等衬底的性能优势显而易见，最大难题在于价格过高。