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第三代半導體材料，主要代表碳化硅和氮化相對于前兩代半導體材料而言，在高溫、高壓、高頻的工作環境下有著明顯的優勢。

碳化硅早在1842年就被發現了，直到1955年才開發出生長碳化硅晶體材料的方法，1987年商業化生產的的碳化硅才進入市場，21世紀后碳化硅的商業應用才算鋪開。

與硅相比，碳化硅具有更高的禁帶寬度，禁帶寬度越寬，臨界擊穿電壓越大，高電壓下可以減少所需器件數目。具有高飽和電子飄逸速度，制作的元件開關速度大約是硅的3-10倍，高壓條件下能高頻操作，所需的驅動功率小，電路能量損耗低。具有高熱導率，可減少所需的冷卻系統，也更適用于高功率場景下的使用，一般的硅半導體器件只能在100℃以下正常運行，器件雖然能在200℃以上工作，但是效率大大下降，而碳化硅的工作溫度可達600℃，具有很強的耐熱性。并且混合SIC器件體積更小，工作損耗的降低以及工作溫度的上升使得集成度提高，體積減小。

（一）碳化硅的合成和用途

碳化硅的合成是在一種特殊的電阻爐中進行的，這個爐子實際上就只是一根石墨電阻發熱體，它是用石墨顆粒或碳粒堆積成柱狀而成的。這根發熱體放在中間，上述原料按硅石52%~54%，焦炭35%，木屑11%，工業鹽1.5%~4%的比例均勻混合，緊密地充填在石墨發熱體的四周。當通電加熱后，混合物就進行化學反應，生成碳化硅。其反應式為：

SiO2 3C→SiC 2CO↑

反應的開始溫度約在1400℃，產物為低溫型的β-SiC，基結晶非常細小，它可以穩定到2100℃，此后慢慢向高溫型的α-SiC轉化。α-SiC可以穩定到2400℃而不發生顯著的分解，至2600℃以上時升華分解，揮發出硅蒸氣，殘留下石墨。所以一般選擇反應的終溫度為1900~2200℃。反應合成的產物為塊狀結晶聚合體，需粉碎成不同粒度的顆粒或粉料，同時除去其中的雜質。

一般來說，碳化硅耐火材料具有多方面的優良性能，例如，在比較寬的溫度范圍內具有高的強度、高的抗熱震性、優良的耐磨性能、高的熱導率、耐化學腐蝕性等。不過，也應看到，它的弱點是能力差，由此而造成高溫積脹大、變形等降低了使用壽命。

為了提高碳化硅耐火材料的性能，在結合劑方面做了不少的選擇工作。使用粘土(包括氧化物)結合，但并未能起到保護作用，碳化硅顆粒仍然受到氧化和侵蝕。50年代末，選擇用氮化硅(Si3N4)結合，作為碳化硅耐火材料的改進產品，確實具有很好的性(見圖1)，且無顯著的膨脹現象。但是價格較貴；加之在反復加熱冷卻時有突然破壞的可能；而氮化硅本身的網絡結構帶有滲透性，不能從根本上保護碳化硅不被氧化。60年代初，又出現了用氧氮化硅(Si2ON2)結合的碳化硅耐火材料，比之氮化硅結合具有更好的性能，因為氧氮化硅粘附于碳化硅表面的氧化硅薄膜，并與其反應形成和碳化硅牢固結合的連續保護膜。同時，這種材料的價格適當，相當于用氧化物結合的碳化硅材料。

在航空領域的應用

碳化硅制作成碳化硅纖維，碳化硅纖維主要用作耐高溫材料和增強材料，耐高溫材料包括熱屏蔽材料、耐高溫輸送帶、過濾高溫氣體或熔融金屬的濾布等。用做增強材料時，常與碳纖維或玻璃纖維合用，以增強金屬（如鋁）和陶瓷為主，如做成噴氣式飛機的剎車片、發動機葉片、著陸齒輪箱和機身結構材料等，還可用做體育用品，其短切纖維則可用做高溫爐材等。

碳化硅粗料已能大量供應，但是技術含量極高 的納米級碳化硅粉體的應用短時間不可能形成規模經濟。碳化硅晶片在我國研發尚屬起步階段，碳化硅晶片在國內的應用較少，碳化硅材料產業的發展缺乏下游應用企業的支撐。就人才培養和技術研發等開展密切合作；加強企業間的交流，尤其要積極參加國際交流活動，提升企業發展水平；關注企業品牌建設，努力打造企業的拳頭產品等。