進入21世紀以來，隨著摩爾定律的失效大限日益臨近，尋找半導體硅材料替代品的任務變得非常緊迫。在多位選手輪番登場后，有兩位脫穎而出，它們就是氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)——并稱為第三代半導體材料的雙雄。

　　碳化硅（SiC）俗稱金剛砂，為硅與碳相鍵結而成的陶瓷狀化合物，碳化硅在大自然以莫桑石這種稀罕的礦物的形式存在。SiC是目前發展最成熟的寬禁帶半導體材料，已經形成了全球的材料、器件和應用產業鏈。SiC材料方面的企業以Cree、II-VI、Dow Corning等為代表，其中2013年Cree開發出6英寸SiC單晶產品，其微管密度低于1個/cm2;多家公司研發出厚度超過250μm的SiC外延材料樣品，并批量提供中低壓器件用SiC外延材料產品。在SiC器件方面，國際上報道了10kV~15kV/10A~20A的SiC MOSFET、超過20kV的SiC功率二極管和SiC IGBT芯片樣品。Cree和Rohm公司開發了SiC MOSFET產品，電壓等級從650V~1700V，單芯片電流超過50A，并開發出1200V/300A、1700V/225A的全碳化硅功率模塊產品。

　　氮化鎵（GaN、Gallium nitride）是氮和鎵的化合物，是一種直接能隙*的半導體，GaN是另一種重要的寬禁帶半導體材料。它具有獨特的異質結結構和二維電子氣，在此基礎上研制的高電子遷移率晶體管(HEMT)是一種平面型器件，可以實現低導通電阻、高開關速度的優良特性。國際上也有團隊報道了垂直型的GaN電力電子器件。近年來圍繞GaN半導體器件的全球研發投入以及生產規模均快速增長，其中650V以下的平面型HEMT器件已經實現了產業化。

　　發展應用領域

　　根據第三代半導體的發展情況，其主要應用為半導體照明、電力電子器件、激光器和探測器、以及其他4個領域，每個領域產業成熟度各不相同。在前沿研究領域，寬禁帶半導體還處于實驗室研發階段。

　　第三代寬禁帶半導體材料應用領域

　　半導體照明

　　LED襯底類別包括藍寶石、碳化硅、硅以及氮化鎵。藍光LED在用襯底材料來劃分技術路線。SiC襯底有效地解決了襯底材料與GaN的晶格匹配度問題，減少了缺陷和位錯，更高的電光轉換效率從根本上帶來更多的出光和更少的散熱。氮化鎵具有禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導率大、電子飽和漂移速度高、抗輻射能力強和良好的化學穩定性等優越特性，是迄今理論上電光、光電轉換效率最高的材料體系。時至今日，氮化鎵襯底相對于藍寶石、碳化硅等襯底的性能優勢顯而易見，最大難題在于價格過高。