异质结原理与器件小论文
模电课外论文 异质结双极型晶体管
异质结双极型晶体管摘要：发射区、基区和收集区由禁带宽度不同的材料制成的晶体管。
W.B.肖克莱于1951年提出这种晶体管的概念；70年代中期，在解决了砷化镓的外延生长问题之后，这种晶体管才得到较快的发展；最初称为“宽发射区”晶体管。
其主要特点是发射区材料的禁带宽度大于基区材料的禁带宽度。
关键字：异质结双极型晶体管异质结双极型晶体管（简称HBT）是在双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor,BJT)的基础上，只是把发射区改用宽带隙的半导体材料，即同质的发射结采用了异质结来代替。
由于异质结能带的不连续性（带隙的能量差 = 价带顶能量突变 +导带底能量突变），对n-p-n BJT，较大的导带底能量突变对于基区往发射区注入的空穴有阻挡作用，则宽带隙发射区异质结的注射效率接近1（即只有电子从发射区注入到基区），并且注射效率与发射区和基区的掺杂浓度无关。
HBT的最大优点就在于发射结的注射效率 (放大系数) 基本上与发射结两边的掺杂浓度无关, 从而可把基区的掺杂浓度做得很高(甚至比发射区的还高), 这就可以在保证放大系数很大的前提下来提高频率, 从而能进入毫米波段。
现在HBT是能够工作在超高频和超高速的一种重要的有源器件。
HBT的最大电流增益可表示为 (不考虑基区复合)β max = IEn / IEp ∝ exp[ΔEg / kT] ，则HBT与一般BJT 的最大电流增益之比完全由带隙的能量差来决定：βmax (HBT) / βmax (BJT) = exp[ΔEg / kT] 。
通常取ΔEg >250 meV, 则HBT的增益可比BJT的提高10的4次方倍。
对于一般的BJT，为了进一步提高频率和速度,就要求减小基极电阻、减小发射结电容和减小寄生电容。
而一般的BJT，为了提高注射效率, 需要尽可能降低基区掺杂浓度NB和提高发射区掺杂浓度NE，使比值 (NB/NE) 降低；但是由于发射区重掺杂会引起禁带宽度变窄和Auger复合显著, 反而使注射效率降低，同时也会使发射结电容增大；而且基区掺杂浓度也不能太低，否则会使基极电阻增大。
异质结发展现状及原理
异质结发展现状及原理异质结发展现状及原理pn结是组成集成电路的主要细胞。
50年代pn结晶体管的发明和其后的发展奠定了这⼀划时代的技术⾰命的基础。
pn结是在⼀块半导体单晶中⽤掺杂的办法做成两个导电类型不同的部分。
⼀般pn结的两边是⽤同⼀种材料做成的(例如锗、硅及砷化镓等)，所以称之为“同质结”。
如果把两种不同的半导体材料做成⼀块单晶，就称之为“异质结“。
结两边的导电类型由掺杂来控制，掺杂类型相同的为“同型异质结”。
掺杂类型不同的称为“异型异质结”。
另外,异质结⼜可分为突变型异质结和缓变型异质结,当前⼈们研究较多的是突变型异质结。
1 异质结器件的发展过程pn结是组成集成电路的主要细胞,50年代pn结晶体管的发明及其后的发展奠定了现代电⼦技术和信息⾰命的基础。
1947年12⽉,肖克莱、巴丁和布拉顿三⼈发明点接触晶体管。
1956年三⼈因为发明晶体管对科学所做的杰出贡献,共同获得了科学技术界的最⾼荣誉——诺贝尔物理学奖。
1949年肖克莱提出pn结理论,以此研究pn结的物理性质和晶体管的放⼤作⽤,这就是著名的晶体管放⼤效应。
由于技术条件的限制,当时未能制成pn结型晶体管,直到1950年才试制出第⼀个pn结型晶体管。
这种晶体管成功地克服了点接触型晶体管不稳定、噪声⼤、信号放⼤倍数⼩的缺点。
1957年,克罗默指出有导电类型相反的两种半导体材料制成异质结,⽐同质结具有更⾼的注⼊效率。
1962年,Anderson提出了异质结的理论模型,他理想的假定两种半导体材料具有相同的晶体结构,晶格常数和热膨胀系数,基本说明了电流输运过程。
1968年美国的贝尔实验室和苏联的约飞研究所都宣布做成了双异质结激光器。
1968年美国的贝尔实验室和RCA公司以及苏联的约飞研究所都宣布做成了GaAs—AlxGal—。
As双异质结激光器l；⼈5)．他们选择了晶格失配很⼩的多元合⾦区溶体做异质结对．在70年代⾥，异质结的⽣长⼯艺技术取得了⼗分巨⼤的进展．液相⼣随(LPE)、⽓相外延(VPE)、⾦属有机化学⽓相沉积(MO —CVD)和分⼦束外延(MBE)等先进的材料⽣长⽅法相继出现，因⽽使异质结的⽣长⽇趋完善。
异质结原理及对应的半导体发光机制
异质结原理及对应的半导体发光机制异质结原理是指由两种或多种材料组成的不同半导体构成的结构。
它可以利用两种半导体之间能带结构的差异，实现电子和空穴的注入、传输和复合，从而实现发光。
异质结发光是一种重要的光电子器件，具有广泛的应用前景，如发光二极管（LED）、半导体激光器（LD）等。
异质结发光机制主要包括共价键发光、能带发光和电子-空穴复合发光。
共价键发光是最早被发现和研究的半导体发光机制。
在共价键发光中，异质结的两侧半导体材料的禁带宽度不同，电子从宽禁带一侧通过隧穿效应传输到窄禁带一侧，与窄禁带一侧的空穴复合，从而释放能量并发射光子。
共价键发光的发射光谱范围较窄，通常在近红外到红外区域。
能带发光是将发光材料能带结构的差异转化为发光的机制。
在能带发光中，异质结的两侧半导体材料的导带和价带的位置不同，能带之间存在能隙。
当电子从宽能隙一侧的导带跃迁到窄能隙一侧的价带时，释放的能量将以光子的形式辐射出去。
能带发光的发射光谱范围通常较宽，可以覆盖可见光和近红外区域。
电子-空穴复合发光是异质结最常见的发光机制。
在这种机制下，电子从宽禁带一侧注入到窄禁带一侧的导带，与窄禁带一侧的空穴发生复合，并释放能量。
复合可以通过辐射发光、非辐射发光或热失活等方式进行。
其中，辐射发光是最常见的发光方式，同样也是半导体激光器工作的基本原理。
电子-空穴复合发光具有发射光谱宽、效率高等特点，可用于制备高效的发光器件。
总之，异质结原理和相应的半导体发光机制在材料和器件的设计中具有重要作用。
研究和应用这些原理和机制，可以开发出更高效、更稳定的发光材料和器件，推动光电子技术的发展。
异质结原理及对应的半导体发光机制
异质结原理及对应的半导体发光机制异质结是由两种不同性质的半导体材料通过外加电场或化学方法形成的界面结构。
异质结的形成使得电子能带结构发生改变，从而产生了一些新的物理现象和电路特性。
另外，由于异质结具有能带结构的差异，使得电子在异质结区域内发生了能级间跃迁，从而产生了一系列新的现象，如半导体发光。
半导体发光机制是一种将电能转化为光能的物理过程。
当电子在半导体中受到能级激发，经过能级跃迁时，由于能量守恒定律，电子俘获的能量必须以光的形式辐射出去。
半导体的发光机制和材料的结构、能量能带及载流子运动等有着密切的关系。
异质结的形成对半导体发光机制起着决定性作用。
在一些特定条件下，异质结可以形成禁带变宽的空穴二维电子气，这就造成了载流子的局域化。
当载流子转移到空穴二维电子气中时，由于能量的守恒，载流子会向低能级转移，进而辐射光。
半导体发光的基本过程有自发辐射和受激辐射两种机制。
自发辐射是指载流子在激发态下自发发射光子，这种过程源于能量守恒定律，当电子从高能级跃迁到低能级时，辐射出光子。
受激辐射是指在激发态载流子受到外界光子作用后发射光子，这种过程是由外部光子激励下的能级跃迁导致的。
异质结的能带结构对半导体发光机制有着重要作用。
在异质结内，电子和空穴在能量跃迁时可以发生非辐射性复合，此时能量以声子的形式释放，即发生瞬时蓄电作用。
当电子重新分离成电子-空穴对时，由于能量守恒定律，电子会辐射出光子，实现半导体发光。
异质结的材料选择及设计对半导体的能带结构起着决定性作用。
半导体发光机制还与材料的掺杂和杂质有关。
在半导体材料中，通过适量的不同原子掺杂，可以形成p型和n型区域。
当载流子在这两个区域之间跃迁时，夹带的能量将以光子的形式释放出来，实现了半导体的发光。
此外，半导体发光还与激子的形成有关。
激子是由一对电子和空穴以准粒子的形式存在，其能量低于电子和空穴分别处于价带和导带状态时的能量之和。
激子存在可以增强半导体的发光效果，提高其发光亮度和纯度。
《ZnO纳米结构的掺杂调控及其异质结光电性能的研究》范文
《ZnO纳米结构的掺杂调控及其异质结光电性能的研究》篇一摘要：本论文重点探讨了ZnO纳米结构的掺杂调控及其与异质结的光电性能。
首先，介绍了ZnO纳米结构的制备方法及掺杂技术。
接着，详细研究了不同掺杂元素对ZnO纳米结构光电性能的影响，并进一步探讨了ZnO基异质结的制备及其光电性能。
本文的研究结果为ZnO纳米结构及其异质结在光电器件领域的应用提供了重要的理论依据和实验支持。
一、引言ZnO作为一种宽禁带半导体材料，具有优异的光电性能和化学稳定性，在光电器件、传感器、太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。
近年来，ZnO纳米结构的掺杂调控及其与异质结的光电性能研究成为了一个热门课题。
通过对ZnO纳米结构进行掺杂，可以改变其能带结构、电导率和光学性质，从而提高其光电性能。
而ZnO基异质结的制备和性能研究则有助于进一步提高光电器件的性能。
因此，本文重点研究了ZnO纳米结构的掺杂调控及其与异质结的光电性能。
二、ZnO纳米结构的制备及掺杂技术1. 制备方法ZnO纳米结构的制备方法主要包括物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法等。
其中，溶胶-凝胶法因其操作简便、成本低廉等优点被广泛应用于实验室研究。
2. 掺杂技术掺杂是改变ZnO纳米结构光电性能的重要手段。
常见的掺杂元素包括Al、Ga、In等。
掺杂过程中，通过控制掺杂浓度和掺杂方式，可以实现对ZnO纳米结构能带结构、电导率和光学性质的调控。
三、不同掺杂元素对ZnO纳米结构光电性能的影响1. Al掺杂ZnO纳米结构Al掺杂可以降低ZnO的电阻率，提高其导电性能。
此外，Al 掺杂还可以使ZnO的禁带宽度变大，提高其光学稳定性。
2. Ga掺杂ZnO纳米结构Ga掺杂可以显著提高ZnO的光吸收性能和光电导性能。
此外，Ga掺杂还可以改善ZnO的晶体质量，提高其发光性能。
3. In掺杂ZnO纳米结构In掺杂可以有效地提高ZnO的电子迁移率和发光效率。
同时，In掺杂还可以使ZnO的禁带宽度变窄，提高其在可见光区域的响应性能。
光电器件中的双异质结及其性能研究
光电器件中的双异质结及其性能研究光电器件是一种半导体器件，它将光能转换为电能、电信号或能量的器件。
双异质结则是其中一种常见的器件结构。
在光电器件中，双异质结的学术研究已经相当成熟，并且被广泛应用于太阳能电池、光电检测器和激光器等设备中。
本文将探讨双异质结在光电器件中的性能研究，以及对该领域未来的展望。
一、双异质结结构及其原理双异质结是一种由三层不同材料构成的器件结构，其中夹层由两种宽度不同的半导体材料组成，所以双异质结也被称为“量子阱”结构。
其材料常用的包括三元合金和四元合金材料，如AlxGa1−xAs和InGaAsP等。
这种结构的特点是能量势垒突变，能带结构呈现出态密度的量子化，因此具有较好的性能。
在双异质结中，带隙能量宽度较小，可以使电子和空穴束缚在一起，从而形成共同的能级。
这种束缚的能级，可以被形象地描述为一个“量子阱”的概念。
当硅化处理器件时，硅原子可以替代氮原子，使蓝色光出现。
由于这个“量子阱”的能量与晶体势能的差值相对较小，因此可以随着入射光子能量的改变而实现光发射和吸收。
二、双异质结在光电器件中的应用1. 太阳能电池在太阳能电池中，通过双异质结可以使束缚电子和空穴种类形成载流子，从而增大光生电流。
所以，使用三元合金AlxGayIn1−x−yAs双异质结母材的光电池，其转换效率可能会提高至约33%。
2. 光电检测器光电检测器是电子设备中的一种，用于将入射光信号转化为电信号。
在这种器件中，当光束传播到光电探测元件中时，会在该元件中产生电信号，该信号可以被用作测量和控制光功率的信号。
在光电检测器中，双异质结具有更好的耐辐射性能，可以实现高速响应和低暗电流密度特性。
3. 激光器激光器是光源器件，其信号有高亮度、单色性、直立、表现好等特点，被广泛应用于医疗、通讯等领域中。
在激光器中，使用亚稳超晶格AlGaAs/InGaAs双异质结可以实现高温稳定性和连续波激光输出。
三、未来发展和展望双异质结获得了广泛应用，并且在不断的研究和探索中，将其应用于更加广泛的范围。
1型异质结的原理
1型异质结的原理1型异质结（Type 1 Heterojunction）是一种半导体器件结构，由两个材料的异质界面组成，其中较大的带隙材料是n型，较小的带隙材料是p型。
这种结构在电子学和光学应用中广泛使用，具有一些重要的性能优势。
1型异质结的原理可以从材料的能带结构和载流子运动机制两个方面来解释。
首先，考虑材料的能带结构。
在1型异质结中，两种材料的带隙不同，因此它们的能带结构也不同。
以n型材料为例，它具有较大的禁带宽度和导带能量，相对于p型材料，它的载流子浓度较低。
这意味着在两种材料的接触区域，由于能级间的突变，会形成一个势垒。
其次，考虑载流子在1型异质结中的运动机制。
在势垒区域，电子从n型材料向p型材料迁移，空穴则相反地从p型材料向n型材料迁移。
这种迁移过程涉及能带之间的电荷转移和电子重新排布。
当电子和空穴穿越势垒进入另一边时，它们会引起较小带隙的p型材料中能带的倾斜，并形成一个电子和空穴共存的电荷单元。
这个电荷单元会产生新的电子和空穴动力学，并形成了差异性载流子浓度的区域。
因此，1型异质结具有以下几个重要特点：1. 带隙梯度：1型异质结中的两种材料具有不同的带隙大小。
这种带隙梯度是实现异质结功能的必要条件。
2. 势垒形成：由于两种材料的能级差异，势垒在异质结界面形成。
势垒的形成是基于空间电荷区域的能量偏移。
3. 载流子分离和传输：势垒区域中的电子和空穴具有不同的运动机制。
在1型异质结中，电子沿着势垒向p型材料迁移，而空穴则从p型材料向n型材料迁移。
这个差异导致空间电荷区域内的电荷分离和传输。
1型异质结的原理可以应用于各种器件，如光电探测器、太阳能电池和激光二极管等。
以光电探测器为例，异质结的带隙梯度可以促使光子被吸收和转化为电子-空穴对。
在光电探测器中，光子被吸收并产生电荷分离，电子沿势垒向p型材料移动，空穴则沿势垒向n型材料移动。
这种分离和运动过程可用于探测光线的强度和频率等信息。
在太阳能电池中，1型异质结的带隙梯度可以实现高效的光电转换。
异质结在光电子器件中的应用
异质结在光电子器件中的应用在实际的光电子器件中,往往包含一个或多个异质结。
这是因为异质结是由具有不同的电学性质和光学性质的半导体组成的,还可以通过适当的晶体生长技术控制异质结势垒的性状,因此异质结在扩大光电子器件的使用范围,提高光电子器件性能,控制某些特殊用途的器件等方面起到了突出的作用。
在光纤通信、光信息处理等方面的具体应用如下:1异质结光电二极管光电二极管是利用光生伏打效应工作的器件,工作时要加上反向偏压,光照使结的空间电荷区和扩散区内产生大量的非平和载流子,这些非平衡载流子被内建电场和反向偏压电场漂移,就会形成很大的光电流。
其工作特性曲线如下图所示:I/mA105V/VI0I1(G1I2(G2I3(G3I3>G2>G1图2.1 光电二极管的工作特性曲线光电二极管往往作为光电探测器使用,此时希望它有宽的光谱响应范围和高的光电转化率。
在包含有异质结的光电二极管中,宽带隙半导体成为窄带隙半导体的入射窗口,利用此窗口效应,可以使光电二极管的光谱响应范围加宽。
图2.2(a画的是由宽带隙E g1和窄带隙E g2两种半导体组成的异质结,在入射光子能量满足Eg1>hv> E g2的条件下,入射光就能透过半导体1而被半导体2吸收。
显然,透过谱与吸收谱的曲线重叠部分是该光电探测器的工作波段范围。
图2.2(b是同质结光电探测器响应的情况,显然同质结的工作波段范围是很窄的。
光子能量/ev 吸收系数透射系数12E g1=E g2入射光光子能量/ev吸收系数透射系数12E g1>E g2入射光(a (b图2.2 异质结光带二极管和同质结光电二极管的光谱特性2异质结光电晶体管图2.3分别是InP/InGaAs 异质结光电晶体管的典型结构图和能带图。
发射区由宽禁带的n 型InP 材料做成,基区和收集区由窄禁带的InGaAs 材料做成。
光电晶体管工作时一般采用基区浮置的方式,以减少引线分布电容。
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异质结原理与器件小论文（小组）题目：GaN——第三代半导体的新势力队长：刘敏物理1001成员：马丹丹光信1001李秋虹光信1002目录选题背景 (3)一、GaN材料的发展概述 (4)二、GaN材料的特性 (4)2.1化学特性 (6)2.2结构特性 (6)2.3电学特性 (7)2.4光学特性 (7)三、GaN材料的应用 (8)3.1新型电子器件 (8)3.2光电器件 (8)四、GaN的优缺点 (10)4.1GaN材料的缺点 (10)4.2GaN材料的优点 (11)五、总结 (12)六、参考文献 (13)七、异质结小组分工及时间安排 (13)GaN——第三代半导体的新势力选题背景：自20世纪60年代，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的发展非常迅速，它具有体积小、耐冲击、寿命长、可靠度高与低电压低电流操作等优良的特性，适用于在各种环境的使用，而且符合未来环保节能的社会发展趋势。
初期的以砷化镓(GaAs)、铝铟磷镓(AIGalnP)材料为基础之发光二极管，实现了红光至黄绿光波段的电激发光。
GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SIC、金刚石等半导体材料一起，被誉为是继第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。
它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。
关键词：氮化镓半导体材料特性应用一、GaN材料的发展概述GaN是由Johnson等人于1928年合成的一种Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，由于晶体获得的困难，所以对它的研究未得到很好的进展。
在60年代，用Ⅲ-Ⅴ族化合物材料GaAs制成激光器之后，才又对GaN 的研究产生兴趣。
1969年，Maruska和Tietjen成功制备出了单晶GaN晶体薄膜，给这种材料带来了新的希望。
但在此后很长时期内，GaN材料由于受到没有合适的衬底材料、n型本底浓度太高和无法实现p型掺杂等问题的困扰，进展十分缓慢。
进入90年代以来，由于缓冲层技术的采用和p型掺杂技术的突破，对GaN的研究热潮在全世界蓬勃发展起来，并且取得了辉煌的成绩。
二、GaN材料的特性Ⅲ族氮化物，主要包括GaN、AN、InN（Eg<2.3V）、GaInN和AlGaInN 等，其禁带宽度覆盖了红、黄、绿、蓝、紫和紫外光谱范围。
Ⅲ族氮化物有三种晶体结构，即纤锌矿、闪锌矿和岩盐结构，三种结构的主要差别在于原子层的堆积次序不同，因而电学性质也有显著差别。
GaN是Ⅲ族氮化物中的基本材料，也是目前研究最多的Ⅲ族氮化物材料。
GaN材料硬度高，化学性质非常稳定。
GaN的电学性质是决定器件性能的主要因素，电子室温迁移率目前可以达到900㎝2/（V •s）。
在蓝宝石衬底上生长的未参杂的GaN样品存在较高（>1018/cm3）的n型本底载流子浓度，现较好的GaN样品的n型本底载流子浓度可以降到1016/cm3左右。
由于n型本底载流子浓度较高，制备p型GaN 样品的技术难题曾一度限制了GaN器件的发展。
随着技术的发展，目前已经可以制备载流子浓度在1011~1020/ cm3的p型GaN材料。
在GaN材料体系中，GaInN的使用最为广泛，这是因为GaInN为直接带隙材料，通过改变In组分，可以调整发光波长，发光范围基本可以覆盖整个可见光光谱，另外GaInN的电子迁移率较高，适合制作高频电子器件，但在In组分较大时，GaInN同GaN或AN的晶格失配较大，材料生长较为困难。
接下来我们将详细阐述GaN材料的基本特性。
2.1化学特性在室温下，GaN不溶于水、酸和碱，而在热的碱溶液中以非常缓慢的速度溶解。
GaN具有高的电离度，在Ⅲ-Ⅴ族化合物中是最高的（0.43或0.5）。
NaOH、H2SO4和H3PO4能较快地腐蚀质量差的GaN，可用于这些质量不高的GaN晶体的缺陷检测。
GaN在HCL或H2气下，在高温下呈现不稳定特性，而在N2气下最为稳定。
2.2结构特性下表列出了GaN纤锌矿和闪锌矿结构的重要物理参数。
在很高压强下，GaN、AN、InN能生成岩盐结构。
纤锌矿结构是六方柱体原胞，因此有2个晶格常数a和c。
纤锌矿结构由各自包含一种原子的两个密排六方晶格，沿c轴方向相对位移3c/8套构而成。
闪锌矿结构由包含4个Ⅲ族原子和4个Ⅴ族原子的立方原胞构成，它是由两个面心立方晶体，沿对角线方向相对位移3a/4套构而成的。
闪锌矿结构和纤锌矿结构从电子结构上看是相关的，两种结构的主要差别在于密排原子表面的堆积顺序不同，闪锌矿结构晶格原子的堆叠是…ABCABCABC…,而纤锌矿的堆叠顺序是…ABABAB…。
2.3电学特性GaN的电学特性是影响器件的主要因素。
未掺杂的GaN在各种情况下都呈n型,最好的样品的电子浓度约为4×1016/cm3。
一般情况下所制备的P型样品，都是高补偿的。
GaN最高迁移率数据在室温和液氮温度下分别为μn=600cm2/v•s 和μn= 1500cm2/v•s，相应的载流子浓度为n=4×1016/cm3和n=8×1015/cm3。
近年报道的MOCVD沉积GaN层的电子浓度数值为4 ×1016/cm3、<1016/cm3；等离子激活MBE的结果为8×103/cm3、<1017/cm3。
未掺杂载流子浓度可控制在1014～1020/cm3范围。
另外，通过P型掺杂工艺和Mg的低能电子束辐照或热退火处理，已能将掺杂浓度控制在1011～1020/cm3范围。
2．4光学特性人们关注的GaN的特性，旨在它在蓝光和紫光发射器件上的应用。
氮化镓晶体管是直接带隙半导体材料,在室温下有很宽的带隙(3.39eV)。
它在光电子器件如蓝光、紫外、紫光等光发射二极管和激光二极管方面有着重要的应用。
作为第三代半导体材料的代表，氮化镓（GaN）基材料可制成高效蓝、绿光发光二极管和激光二极管LD（又称激光器），并可延伸到白光，将替代人类沿用至今的照明系统。
氮化镓（GaN）基材料奠定了解决白色发光二极管的基础，并且氮化镓蓝光LED相关材料及器件广泛应用于全色大屏幕显示器，高亮度LED 交通信号和指针灯，以氮化镓为基础的高亮度半导体LED具有体积小、寿命长、功耗低等优点，并向着高亮度、全彩色、大型化方向发展。
三、GaN材料的应用3.1新型电子器件GaN材料系列具有低的热产生率和高的击穿电场，是研制高温大功率电子器件和高频微波器件的重要材料。
目前，随着 MBE技术在GaN材料应用中的进展和关键薄膜生长技术的突破，成功地生长出了GaN多种异质结构。
用GaN材料制备出了金属场效应晶体管（MESFET）、异质结场效应晶体管(HFET)、调制掺杂场效应晶体管（MODFET）等新型器件。
调制掺杂的AlGaN/GaN结构具有高的电子迁移率(2000cm2/v •s)、高的饱和速度(1×107cm/s)、较低的介电常数，是制作微波器件的优先材料；GaN较宽的禁带宽度(3.4eV) 及蓝宝石等材料作衬底，散热性能好，有利于器件在大功率条件下工作。
3.2光电器件GaN材料系列是一种理想的短波长发光器件材料，在前面提及的GaN材料的特性描述中我们知道GaN及其合金的带隙覆盖了从红色到紫外的光谱范围。
自从1991年日本研制出同质结GaN蓝色 LED之后，InGaN/AlGaN双异质结超亮度蓝色LED、InGaN单量子阱GaNLED相继问世。
目前，Zcd和6cd单量子阱GaN蓝色和绿色 LED已进入大批量生产阶段，从而填补了市场上蓝色LED多年的空白。
蓝色发光器件在高密度光盘的信息存取、全光显示、激光打印机等领域有着巨大的应用市场。
随着对Ⅲ族氮化物材料和器件研究与开发工作的不断深入，GaInN超高度蓝光、绿光LED技术已经实现商品化，现在世界各大公司和研究机构都纷纷投入巨资加入到开发蓝光LED的竞争行列。
1993年，Nichia公司首先研制成发光亮度超过lcd的高亮度GaInN/AlGaN异质结蓝光LED，使用掺Zn的GaInN作为有源层，外量子效率达到2.7%,峰值波长450nm,并实现产品的商品化。
1995年，该公司又推出了光输出功率为2.0mW，亮度为6cd商品化GaN绿光 LED 产品，其峰值波长为525nm，半峰宽为40nm。
最近，该公司利用其蓝光LED和磷光技术，又推出了白光固体发光器件产品，其色温为6500K，效率达7.5流明/W。
除Nichia公司以外，HP、Cree等公司相继推出了各自的高亮度蓝光LED产品。
高亮度LED的市场已从1998年的 3.86亿美元跃升为2003年的10亿美元。
高亮度LED的应用主要包括汽车照明，交通信号和室外路标，平板金色显示，高密度DVD 存储，蓝绿光对潜通信等。
在成功开发Ⅲ族氮化物蓝光LED之后，研究的重点开始转向Ⅲ族氮化物蓝光LED器件的开发。
蓝光LED在光控测和信息的高密度光存储等领域具有广阔的应用前景。
目前Nichia公司在GaN蓝光LED领域居世界领先地位，其GaN蓝光LED室温下2mW连续工作的寿命突破10000小时。
HP公司以蓝宝石为衬底，研制成功光脊波导折射率导引GaInN/AlGaN多量子阱蓝光LED.cree公式和Fujitsu公司采用SiC 作为衬底材料，开发Ⅲ族氮化物蓝光LED，CreeResearch公司首家报道了SiC上制作的CWRT蓝光激光器。
富士通继Nichia，CreeResearch和索尼等公司之后，宣布研制成了InGaN蓝光激光器，该激光器可在室温下CW应用，其结构是在SiC衬底上生长的，并且采用了垂直传导结构（P型和n型接触分别制作在晶片的顶面和背面），这是首次报道的垂直器件结构的CW蓝光激光器。
在探测器方面，已研制出GaN紫外探测器，波长为369nm，其响应速度与Si探测器不相上下。
但这方面的研究还处于起步阶段。
GaN 探测器将在火焰探测、导弹预警等方面有重要应用。
四、GaN的优缺点因为GaN是宽禁带半导体，极性太大，则较难以通过高掺杂来获得较好的金属-半导体的欧姆接触，这是GaN器件制造中的一个难题，故GaN器件性能的好坏往往与欧姆接触的制作结果有关。
现在比较好的一种解决办法就是采用异质结，首先让禁带宽度逐渐过渡到较小一些，然后再采用高掺杂来实现欧姆接触，但这种工艺较复杂。
总之，欧姆接触是GaN器件制造中需要很好解决的一个主要问题。
4.1GaN材料的缺点一方面，在理论上由于其能带结构的关系，其中载流子的有效质量较大，输运性质较差，则低电场迁移率低，高频性能差。