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半导体能否脱离硅？

时间：2008-02-22 23:13:00

关键字：半导体 BSP TFT GAN

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硅（Si）是在半导体世界中，与CMOS制造技术一道从众多的化合物半导体中胜出的。不过，硅未必能够成为主角的却有以下两大应用领域。

　　一是LED等使用的发光半导体。在LED领域，氮化镓（GaN）系材料担当主要角色，且呈增长势头越来越旺。业界同时也在研究硅系在IC用微细发光元件方面的用途，但由于效率方面存在原理上的弱点，似乎没有超越GaN系材料的可能。

　　另一个是以大面积应用为前提的电子产品。包括电子纸、大面积显示器、太阳能电池及功能性窗玻璃等。在这些领域，结晶硅由于成本高，材料的确保一直不尽人意。而另一方面，又有很多“非我莫属”的半导体材料出现，因此硅系材料3年后能否还保持目前的地位则难以预料。

　　比如液晶显示器方面，主要用作TFT的材料的非晶硅和低温多晶硅。但是，非晶硅存在载流子迁移率低的缺点，低温多晶硅存在需高温加工、性能差异大、不适合大面积应用等缺点。今后将全面展开的有机EL面板，需要保证5cm2/Vs甚至更高的载流子迁移率，而且必须使用性能差异小的材料。在业界日益关注面板柔性的形势下，现有的硅材料则显得越来越不能够适应。

　　替代硅的半导体材料的开发目前正处于战国时代。夏普、大日本印刷、凸版印刷、卡西欧计算机、韩国三星电子、韩国三星SDI、韩国LG电子及美国惠普等公司在柔性电子纸及大型有机EL面板的TFT开发等领域展开了激烈竞争。

三星倾力研究某种材料

　　各家都在倾力开的材料中，目前最为接近实用化的是氧化锌（ZnO）、In-Ga-Zn-O（IGZO或GIZO）等氧化物半导体。三星电子旗下的研究所——三星尖端技术研究所（SAIT），在2007年12月于札幌举办的显示器技术国际学会“14th International Display Workshop（IDW）2007”上，两个研究小组分别就TFT材料使用GIZO的有机EL面板发表了演讲（演讲序号AMD9-1和AMD9-3）。对此，相关人士表示，“三星在GIZO TFT上如此倾心投入，真令人吃惊”。

　　其中，就GIZO TFT制成的4英寸QVGA有机EL面板发表演讲的SAIT Display Lab.的Jang-Yeon Kwon在讲演中提到了以下几点：GIZO TFT与原来的非晶硅TFT成本基本相同；对有机EL面板来说具有足够的性能；制造工艺的温度基本在200℃以下，能够用于柔性底板。Jang-Yeon Kwon表示“使用GIZO TFT的大尺寸有机EL电视有望在不久的将来实现”。

　　ZnO也不逊色于GIZO。ZnO在欧美自古以来便被用作婴儿爽身粉，对人体的安全性较高，有可能应用于包括TFT在内的广泛用途。近来，还出现了向GaN系材料占优势的LED等领域渗透的势头。

　　除氧化物半导体外，可使用印刷技术、成本低、材料选择空间大的有机半导体材料方面，则有NEC开发的涂布使用碳纳米管（CNT）的技术，以及涂布使用硅胶的技术等。这些技术均参与了大面积电子产品用半导体的竞争。哪种材料、哪家厂商能够取胜正受到业界的密切关注。