半导体外延材料是半导体制造中的关键组成部分，其分类、应用及技术发展如下：

一、主要分类

1. 按材料类型

   • 同质外延 ：衬底与外延层为同种材料（如硅→硅）

   • 异质外延 ：衬底与外延层为不同材料（如蓝宝石→氮化镓）

2. 按器件位置

   • 正外延 ：器件直接生长在外延层上

   • 反外延 ：器件在衬底上，外延层仅起支撑作用

3. 按生长方法

   • 物理气相外延（PVD） ：通过物理过程沉积材料（如真空蒸发）

   • 化学气相沉积（CVD） ：通过化学反应生成材料（如氨气反应生成氮化镓）

   • 分子束外延（MBE） ：使用高纯度分子束精确控制生长

二、核心应用领域

1. 集成电路

   • 硅外延 ：用于制造晶体管、二极管等基础器件，保障性能与稳定性

   • 异质结（如SiGe） ：提升发射效率、降低功耗，适用于高频/超高速器件

2. 光电子器件

   • 氮化镓（GaN） ：因高电子迁移率、低导通电阻，成为LED、激光器等核心材料

   • 二维材料（如石墨烯） ：在光电探测、传感器等领域展现优异性能

三、技术挑战与突破

• 高失配问题 ：氮化镓等材料需解决衬底与外延的晶格失配，影响性能稳定性

• 界面质量 ：通过“面内自适应异质外延”技术调控应变，提升光电探测器性能

四、产业化进展

• 滁州产业园 ：2025年竣工，年产能630万片外延片，推动区域半导体产业升级

• 第三代材料 ：氮化镓、碳化硅等市场规模预计2026年突破423亿美元，年均复合增长率13.5%

五、关键性能指标

• 氮化镓 ：禁带宽度约3.4eV，电子迁移率可达2.3×10⁶ cm²/Vs，热导率是硅的20倍

• 同质硅外延 ：饱和电流、截止频率等参数接近理想水平，适用于传统逻辑器件

以上内容综合了外延材料的分类、应用、技术进展及产业化动态，涵盖权威信息源的核心要点。