2024SMM（第十二届）小金属产业大会29篇资讯|6分钟前专题技术贴：锑化物半

6月21日，在由山东恒邦冶炼股份有限公司与上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）联合主办的2024SMM第十二届小金属产业大会——锑产业论坛上，中国科学院半导体所研究员牛智川对锑化物半导体进行了分享。

背景概述

新技术革命与半导体材料

Ray Kurzweil：The Singularity is Near：When Humans Transcend Biology——“集成电路纪元”人工智能进阶“奇点”来临。

半导体材料种类繁多、体系不断拓展ing

半导体材料体系代际拓展的显著特征

功能层： 限定 光/电/磁/热/量子功能异质结，量子阱，超晶格，纳米线，量子点，…，

基片层： 约束 材料系、晶体结构基本常数GaN+SiC, Si+Ge, GaAs+InP, MCT+InSb

新一代半导体：锑化物体系的重大机遇

锑化物半导体基本结构、能带特性、器件功能

锑化物半导体具有能带调控灵活、宽谱红外光电效应、超高速微电子效应、拓扑量子效应等优势，适用III-V族半导体先进工艺技术、分子束外延技术不断突破，锑化物半导体研发步入全面发展新时期！

1、红外探测器、2、红外激光器为首要方向

1、红外探测器：现实需求与前沿发展

锑化物超晶格——开创红外探测器革新体系

其对锑化物超晶格探测器技术快速进展、锑化物超晶格探测器的优越性能得到验证进行了阐述。

2、锑化物量子阱激光器技术热点与应用领域

其从锑化物中红外激光器技术不断突破、美国西北大学 M. Razeghi 教授点评锑化物、锑化物半导体相关材料与器件技术被管控、锑化物半导体原料资源被国家管控、锑化物半导体技术起步、禁运、反制等角度进行了分析。

技术突破

从“半导体超晶格”理论研究到“锑化物超晶格”实验发展

1977年，黄昆先生首提“半导体超晶格”概念、引领学术方向； 1990-2005年，开启GaAs、GaSb基超晶格材料实验基础研究； 2005-2015年，引领推动“半导体超晶格”技术面向应用发展。

此外，其对基于分子束外延平台的技术发展历程进行了介绍。

构建锑化物半导体全要素研究平台

其还阐述了锑化物半导体基础理论逐步完善、其团队技术成果（结构设计、芯片制备、集成封装）、攻克锑化物外延材料生长核心技术、创新锑化物外延材料设计理论、表征方法、开发锑化物纳周期超晶格焦平面工艺技术、突破锑化物超晶格焦平面器件技术（鉴定）、实现锑化物超晶格高温工作（HOT）中红外焦平面成像、锑化物超晶格甚长波(>14微米)焦平面技术超越、锑化物超晶格焦平面研发能力全面提升、2-4微米波段锑化物量子阱激光器系列、锑化物中红外激光器技术(功率性能)突破(封控）、锑化物中红外单模激光器技术超越、锑化物中红外高功率激光器超越等内容。

1.3、高功率单模激光器功效性能优化

高功率激光器：单管功率≥2.043瓦；Bar条激光器功率 ≥18.4瓦；超禁运、国际最高功率和效率）。

单模激光器：室温连续输出功率60mW、最大边模抑制比57dB（国际最高指标）；上转换暗计数400cps（等同国外）、波导转换率95%（超越国外的93.8%）。

GaSb基光增益芯片/混合集成激光器突破

提出了级联抑制腔结构，完成自发辐射的高效率行波放大，实现了国际最高的锑化物超辐射发光二极管，室温连续功率160mW，与国际最好结果相比提升超过25%，采用混合集成结构，实现了＞50nm的单通道单模调谐。

科技创新2030量子器件重大任务：激光泵浦上转换单光子探测

提出了三阶侧壁光栅新结构，实现了国际最高功率GaSb单模激光器！中科大试用结果：上转换系统暗计数约400cps（与国外器件同等性能）+ 波导转换效率95%（优于国外器件的93.8%）。实现国产替代解决该器件“卡脖子“难题。

其还对中科院引领国内锑化物半导体技术方向、推动成果转化、加快平台建设、锑化物中红外激光器成果转化、推动锑化物半导体技术全国范围合作发展等进行了分享。

应用发展

高端半导体光电器件需求巨大、直面封锁挑战

国产半导体投资洼地——红外光电材料与器件

半导体光电子技术在电磁波谱的两端领域获得海量投资，而红外光电子投资较少，极有可能是下一个半导体发展的蓝海。

锑化物半导体技术的重大价值

锑化物红外新体系：在光电对抗、空间通信、航天装备、制造技术中具有重大应用价值。

锑化物半导体技术国产率提升、应用领域扩大

锑化物半导体市场前景明确

锑化物半导体材料是一类窄带隙超宽谱域红外光电材料。本世纪初，锑化物微纳材料分子束外延核心技术获得重要突破，促使该体系成为突破传统材料性能、价格、制造技术瓶颈、实现高性能低成本红外光电芯片规模制造的变革性发展方向，在红外装备、环境安全、工业制造等领域应用全面爆发，市场规模迈向千亿元人民币。

其还对GaSb基体系半导体全要素技术链条与堵点、锑化物半导体技术重点、锑化物半导体技术核心制造平台：MBE技术、相关国产制造技术有待完善等内容进行了介绍。

结语

锑化物半导体核心技术突破，多功能器件获得广泛需要，全链条协同发展形成重大产业领域。