半導體就是，材料體的導電特性介於導體和絕緣體之間。現代電子工業生產中，廣泛應用於電子電路中的電晶體、積體電路模組，都是由半導體材料設計製造而成。半導體材料的研究、生產相互作用，促進了半導體材料科學的不斷髮展進化。半導體發展至今主要經歷三個發展階段：第一階段是以矽（Si）、鍺（Ge）為代表的第一代半導體原料；第二階段是以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）等化合物為代表；第三階段是以氮化鎵（GaN）、碳化矽（SiC）、硒化鋅（ZnSe）等寬頻帶半導體原料為主。5G等高科技產品開發應用，進一步促進寬頻帶（簡稱寬頻）半導體材料研究生產。

對於這個問題，有必要從第一代半導體材料開始講起：

一、第一代半導體材料

　　第一代半導體材料主要是指矽（Si）、鍺（Ge）元素半導體。它們是半導體分立器件、積體電路和太陽能電池的最基礎材料。幾十年來，矽晶片在電子資訊工程、計算機、手機、電視、航天航空、新能源以及各類軍事設施中得到極為廣泛的應用，在人類社會的每一個角落無不閃爍著它的光輝。

二、第二代半導體材料

　　　第二代半導體材料是指化合物半導體材料，如砷化鎵（GaAs）、銻化銦（InSb）、磷化銦（InP），以及三元化合物半導體材料，如鋁砷化鎵（GaAsAl）、磷砷化鎵（GaAsP）等。還有一些固溶體半導體材料，如鍺矽（Ge-Si）、砷化鎵-磷化鎵（GaAs-GaP）等；玻璃半導體（又稱非晶態半導體）材料，如非晶矽、玻璃態氧化物半導體等；有機半導體材料，如酞菁、酞菁銅、聚丙烯腈等。

　　第二代半導體材料主要用於製作高速、高頻、大功率以及發光電子器件，是製作高效能微波、毫米波器件及發光器件的優良材料。隨著世界網際網路的興起，這些器件還被廣泛應用於衛星通訊、行動通訊、光通訊和GPS導航系統等領域。

三、第三代半導體材料

　　第三代半導體材料主要是以碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石、氮化鋁（AlN）為代表的寬禁帶（禁頻寬度Eg>2.3eV）的半導體材料。

　　與第一代和第二代半導體材料相比，第三代半導體材料具有更寬的禁頻寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導率、更大的電子飽和速度以及更高的抗輻射能力，更適合製作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。從目前第三代半導體材料及器件的研究來看，較為成熟的第三代半導體材料是 SiC 和 GaN，而ZnO、金剛石、氮化鋁等第三代半導體材料的研究尚屬起步階段。

　　相對於矽，SiC 的優點有很多：有高10倍的電場強度，高3倍的熱導率，寬 3 倍的禁頻寬度，高1倍的電子飽和漂移速度。由於這些特點，用 SiC 製作的器件可以用於極端的環境條件下。微波、高頻和短波長器件是目前比較成熟的應用市場。

SiC 正憑藉其優良的效能，在許多領域可以取代矽，打破矽基材料本身效能造成的許多侷限性。SiC 將被廣泛應用於光電子器件、電力電子器件等領域，以其優異的半導體效能在各個現代技術領域發揮其重要的革新作用，應用前景巨大。

　　氮化鎵（GaN）是極其穩定的化合物，又是堅硬和高熔點材料，熔點為1700℃。GaN 具有高的電離度，在三五族化合物中是最高的（0.5 或0.43）。在大氣壓下，GaN 晶體一般是六方纖鋅礦結構，因為其硬度大，所以它又是一種良好的塗層保護材料。GaN 具有出色的擊穿能力、更高的電子密度和電子速度以及更高的工作溫度。

　　中國政府主管部門高度重視第三代半導體材料及相關技術的研究與開發。從 2004 年開始對第三代半導體技術領域的研究進行了部署，啟動了一系列重大研究專案。2013 年科技部在"863"計劃新材料技術領域專案徵集指南中明確將第三代半導體材料及其應用列為重要內容。2015 年和 2016 年國家科技重大專項 02 專項也對第三代半導體功率器件的研製和應用進行立項。業界也普遍看好 SiC 和 GaN 的市場前景。據預測，到 2022 年，SiC 和 GaN 功率器件的市場規模將達 40 億美元以上，年均複合增長率可達45%，屆時將催生巨大的應用市場空間。