前言

随着科技需求的日益增加，以硅（Si）、锗（Ge）为代表的第一代半导体材料，其传输速度慢、功能单一的不足逐渐暴露出来，同时集成电路产业遵循的“摩尔定律”演进趋缓，以新材料、新结构及新工艺为特征的“超越摩尔定律”成为产业新的发展方向。第二代半导体材料以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表，是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料，主要应用于通信领域。进入21世纪，智能手机、新能源汽车、机器人等新兴的电子科技迅速发展，同时全球能源和环境危机问题突出，能源利用趋向低功耗和精细管理，传统的第一、二代半导体材料由于自身的性能限制越来越无法满足科技发展的需求。

以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体材料凭借其宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，在许多应用领域拥有第一代和第二代半导体材料无法比拟的优点，有望突破前两代半导体材料应用技术的发展瓶颈，市场应用潜力巨大。第三代半导体材料已经历了不同的发展阶段，目前主要应用在半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器4个领域。每个领域的产业成熟度各不相同，而且在前沿研究领域，宽禁带半导体材料还处于实验室研发阶段。预计第三代半导体技术应用将在节能减排、信息技术、国防三大领域催生上万亿元潜在市场，而且碳化硅和氮化镓器件很可能成为推动整个电力电子、光电子和微波射频三大领域效率提升和技术升级的关键动力。

当前，国际上第三代半导体产业已经整体进入产业形成期，并开始步入激烈竞争阶段。从国际竞争角度来看，美国、欧洲、日本等科技发达国家和地区已将第三代半导体材料列入相关计划，并展开全面战略部署，欲抢占战略制高点。我国政府也高度重视第三代半导体材料的研究与开发，从2004年开始对第三代半导体材料领域的研究进行部署，启动了一系列重大研究项目。2016年2月19日，科技部正式发布《科技部关于发布国家重点研发计划高性能计算等重点专项2016年度项目申报指南的通知》，其中重点专项三为“战略性先进电子材料”重点专项。该重点专项总目标是面向国家在节能环保、智能制造、新一代信息技术领域对战略性先进电子材料的迫切需求，支撑“互联网+”等国家重大战略目标，瞄准全球技术和产业制高点，抓住我国“换道超车”的历史性发展机遇，以第三代半导体材料与半导体照明、新型显示为核心，以大功率激光材料与器件、高端光电子与微电子材料为重点，通过体制机制创新、跨界技术整合，构建基础研究及前沿技术、重大共性关键技术、典型应用示范的全创新链，并进行一体化组织实施，培养一批创新创业团队，培育一批具有国际竞争力的龙头企业，形成各具特色的产业基地。由此可见我国对以第三代半导体材料为核心的电子材料与器件研发和产业化的重视。

第三代半导体材料已成为当前国际光电信息技术领域的战略制高点。在美国、欧洲、日本等科技发达国家和地区高度重视并已部署相关计划抢占战略制高点的当下，有必要全面了解目前世界科技强国在第三代半导体材料领域的规划布局，客观分析全球第三代半导体材料领域的研究格局，为我国第三代半导体材料领域的研究和应用提供参考。

本书通过调研美国、欧洲、日本等科技发达国家和地区及我国第三代半导体材料相关战略部署和项目规划，对以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氮化铝（AlN）、氧化锌（ZnO）、金刚石为代表的第三代半导体材料开展研发技术专利定量分析，以此为线索对其相关行业的产业化应用及市场情况进行定性调研和梳理，呈现第三代半导体材料领域的总体概貌和研发热点，为我国第三代半导体材料及相关技术的发展提供有益参考。

本书的具体内容为：第1章是绪论，包括研究背景、研究内容和方法、数据来源、术语解释及其他说明；第2章调研美国、欧洲、日本、韩国和中国第三代半导体材料相关科技政策；第3章至第7章分别以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氮化铝（AlN）、氧化锌（ZnO）、金刚石为代表，分主题对第三代半导体材料开展研发技术专利调研和分析，从专利申请时间分析、专利技术构成分析、专利申请国家/地区分析、专利申请人分析、在华专利分析、专利主题分析和专利被引科学文献分析等不同方面，呈现第三代半导体材料各研究领域的研究现状和发展态势；第8章是结论及建议，对第三代半导体材料发展态势进行总结，探讨我国发展第三代半导体材料存在的问题，并给出具体的对策建议。

由于作者水平有限，书中难免存在不妥及疏漏之处，敬请广大读者批评指正。

编著者