氮化銦鎵(InGaN)又稱為銦鎵氮,是一種直接帶隙半導(dǎo)體材料,由氮化銦(InN)和氮化鎵(GaN)形成。氮化銦鎵具有寬直接帶隙、高電子遷移率、光學(xué)性能優(yōu)異等特點(diǎn),在照明、顯示、電子、醫(yī)療、航天航空等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。
氮化銦鎵產(chǎn)業(yè)鏈涉及到襯底制備、外延層生長、器件研制及應(yīng)用等環(huán)節(jié),目前來看,襯底制備是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中價(jià)值最高的環(huán)節(jié)。氮化銦鎵生長/制備難度大、成本高,一定情況下限制了其應(yīng)用推廣。
近年來,全球已有多家企業(yè)、院校、研究機(jī)構(gòu)布局氮化銦鎵產(chǎn)業(yè),包括韓國Soft-Epi、瑞典皇家工程科學(xué)院、南昌大學(xué)、聯(lián)創(chuàng)光電等,2023年初韓國Soft-Epi開發(fā)出了全氮化銦鎵紅綠藍(lán)三色堆疊型晶圓。但盡管如此,氮化銦鎵在技術(shù)成熟度、應(yīng)用等方面仍存在較大提升空間,關(guān)鍵核心技術(shù)仍需進(jìn)一步突破。
氮化銦鎵是制備藍(lán)色、紫色光電器件的關(guān)鍵材料,如藍(lán)色發(fā)光二極管、紫外線發(fā)光二極管、藍(lán)光激光器等。藍(lán)光激光器是一種新型激光器,在高反金屬材料加工領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢(shì),近年來,藍(lán)光激光器市場(chǎng)和應(yīng)用正在快速擴(kuò)大和增長,相關(guān)企業(yè)也逐漸增加,包括日本島津、德國Laserline、德國ams OSRAM、深圳聯(lián)贏激光、北京凱普林等。
氮化銦鎵是發(fā)光二極管(LED)主要材質(zhì)之一。得益于全球產(chǎn)業(yè)東移,目前我國已成為全球最重要的LED生產(chǎn)基地,且LED產(chǎn)業(yè)鏈布局日益完善,照明、顯示屏、Mini背光是LED主要應(yīng)用場(chǎng)景,2022年,我國LED照明市場(chǎng)規(guī)模達(dá)萬億元以上。隨著藍(lán)光激光器、LED市場(chǎng)發(fā)展,氮化銦鎵應(yīng)用需求有望進(jìn)一步釋放。
鎵是氮化銦鎵主要原料之一。鎵是一種稀散金屬,外觀呈灰藍(lán)色或銀白色,我國鎵資源豐富,2022年,國內(nèi)探明的金屬鎵儲(chǔ)量約18.9萬噸,占全球儲(chǔ)量的68%左右。鎵主要以化合物的形式用于發(fā)光器件、微波通信、新型顯示等領(lǐng)域,如砷化鎵、氮化鎵、砷化鋁鎵、氮化銦鎵等。
氮化銦鎵性能優(yōu)異,可用于制備藍(lán)色發(fā)光二極管、紫外線發(fā)光二極管、藍(lán)光激光器等光電器件,在顯示、照明、電子等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。近年來,全球氮化銦鎵研究在不斷深入,但總體來看,其在技術(shù)成熟度、規(guī)模化應(yīng)用等方面仍存在較大提升空間。