）以高效的光电转化能力、优良的高频功率特性、高温稳定性很高和低能量损耗等优势，成为支撑信息、能源、交通、先进制造、国防等领域发展的重点新材料。
回顾历史，20世纪50年代中期出现SiC晶体生长的第1个专利。2007年美国Cree公司成功制备直径100 mm的SiC零微管衬底，而后推出二极管产品并在技术和应用层面取得了长足进展。GaN也是跨世纪期间方有较快发展，1993年GaN外延蓝光二极管研制成功，1996年白光LED诞生并迅速产业化；中村修二、赤崎勇、天野浩3人因“发明高效GaN基蓝光发光二极管，带来明亮而节能的白色光源的贡献”，获得2014年度诺贝尔物理学奖。
近年来，SiC、GaN射频电路和电力电子器件显现出重要的军事应用和良好的未来市场发展的潜力，发达国家纷纷将其列入国家战略，投入巨资支持。2014年初，美国宣布成立“下一代电力电子器件国家制造创新中心”，欧洲启动了“LAST POWER”产学研项目，日本则设立了“下一代功率半导体封装技术开发联盟”。美国计划在未来5年内，加速民用SiC、GaN电力电子器件的研发和产业化，预计节约能源的效果大约相当于900万家庭用电总量。当前，中国发展宽禁带半导体拥有非常良好的机遇和合适的环境。从消费类电子设备、新型半导体照明、新能源汽车、风力发电、航空发动机、新一代移动通信、智能电网、高速轨道交通、大数据中心，到导弹、卫星及电子对抗系统，均对高性能SiC和GaN器件有着极大的期待和需求。因此无论从国防安全出发还是以经济发展的视角，宽禁带半导体材料的发展空间都很大，未来市场发展的潜力也很好。发展宽禁带半导体材料要关注以下几点。
1）宽禁带半导体材料及应用具有学科交叉性强、应用领域广、产业关联性大等特点，一定要做好顶层设计，进行统筹安排。中国在SiC、GaN半导体材料的基础研究、应用研究、产业化方面布局基本合理恰当，各计划之间注意了协同配合，相信在这次国际发展的浪潮中将会有令人鼓舞的进展。SiC、GaN于发光领域的进展此处不再赘述，现当务之急是加速SiC、GaN电力电子器件的研发，拓展在民用领域的应用，抢占下一代功率电子产业的广阔市场，推动新一代信息技术、新能源产业和中国制造2025的快速发展。
2）宽禁带半导体材料是机遇与挑战并存的领域。当前，国内SiC和GaN的研究与应用仍存在诸多问题，如衬底材料的完整性、外延层及欧姆接触的质量、工艺稳定性、器件可靠性以及成本控制等；其产业化的难度比外界想象的还要大。发展宽禁带半导体，一方面要依靠自主研发，实现技术突破，满足国防军工对HEMT、MMIC等器件和电路的需求，并随时将成熟技术通过军民融合向民用领域转移拓展。另一方面要充分的发挥产学研用相结合的作用，开展以需求为导向，以市场为目标的研究与开发，做到克服瓶颈、解决难题、进入市场、用于实际。此外，加强宽禁带半导体材料研发及应用，急需引进和培养人才双管齐下，遴选领军人才、充实技术骨干、加快队伍建设。
3）宽禁带半导体应用研究和产业化是中国的短板。因此就需要设计、工艺、材料、可靠性、成品率、性价比全面满足各类应用系统的要求；同时要注重设备仪器、检验标准、税收政策、金融环境等全产业链和产业环境的建设，强化多方配合与协同发展。尤其要支持企业牵头的应用研发和产业化工作；SiC和GaN民用领域广泛，会出现众多中小型科技公司，政府应出台政策、予以鼓励。
4）宽禁带半导体是未来高科技发展的重要方向之一，新一代信息商品市场将是宽禁带半导体SiC、GaN发展的关键驱动力。2015年，TriQuint和RFMD两家公司合并成立Qorvo公司的目的之一，就为了争夺未来5G移动产品和下一代无线网络和光网络的市场。由先进的SiC和GaN半导体技术带动的市场空间将是巨大的，其社会经济效益也会相当可观。目前，国际民用电力电子器件产业化发展仅处于起步阶段，尚未形成巨大的实际市场。如果集中力量协同创新，有可能是在相关领域获得比较优势进而占据领先地位。
5）SiC、GaN材料适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，能有效提高系统的效率，对发展“大智物移云”具备极其重大作用。SiC和GaN器件不会取代硅集成电路。2000年度诺贝尔物理学奖获得者阿尔费罗夫即认为：“化合物半导体并非要取代硅，但它能做硅半导体做不到的事情”。未来，SiC、GaN和硅将在不同的应用领域发挥各自的作用、占据各自的市场占有率。即便是电力电子器件，宽禁带半导体材料也不可能完全替代硅，缘于应用和市场还会细分，同时也要权衡材料与器件的成本和性价比。因此，发展SiC、GaN材料与器件应避免热炒概念、一哄而起、盲目投资、互挖人才、低水平重复建设。
最近，更宽禁带半导体材料氮化铝（AlN）、氧化镓（Ga2O3）特别是金刚石的研发有了令人可喜的进展，国内多个大学和研究单位均研制出较大尺寸的金刚石薄膜及体材料，并得到初步应用的结果。展望未来，逐步加强宽禁带半导体研发与产业化，对军事国防安全和战略新兴起的产业发展将具有举足轻重的作用。相信我们有能力抢占宽禁带半导体材料及应用的战略制高点，为实现世界科学技术强国的宏伟目标奠定坚实的基础。
注：本文发表在2017年第23期《科技导报》，欢迎关注。本文部分图片来源于互联网，版权事宜未及落实，欢迎图片作者与我们联系稿酬事宜。
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