第一代半导体材料主要是指硅、锗元素等单质半导体材料第二代半导体材料主要是指二元/三元化合物半导体材料，如砷化镓(GaAs)、锑化铟（InSb）、GaAsAl、GaAsP 等第三代半导体材料主要以碳化硅(SiC) 、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带半导体材料
第一代：元素半导体
20 世纪 50 年代半导体材料以锗为主，基尔比开发出了基于锗的集成电路，锗可用于低压、低频、中功率晶体管及光探测电路中，缺点是耐辐射和耐高温性能很差
20 世纪 60 年代硅取代锗成为新的半导体材料，硅绝缘性好，提纯简单，主要用于数据运算领域，全球 90% 以上的半导体芯片和器件是用硅片作为基础。
第二代：化合物半导体
化合物半导体是指两种或两种以上元素形成的半导体材料，按照元素数量可以分为二元化合物、三元化合物、四元化合物等。化合物半导体的电子迁移率较硅半导体快许多，因此适用于高频传输，在无线电通讯如手机、基地台、无线区域网络、卫星通讯、卫星定位等皆有应用化合物半导体具有直接带隙，这是和硅半导体所不同的，因此化合物半导体可适用发光领域，如发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、光接收器(PIN)及太阳能电池等产品，可用于制造超高速集成电路、微波器件、激光器、光电以及抗辐射、耐高温等器件，对国防、航天和高技术研究具有重要意义。
化合物半导体的制备与硅半导体的制备工艺类似，其主要不同体现在晶圆的制造上，硅半导体采用直拉法生长成单晶硅棒对单晶硅棒进行切割制成晶圆，而化合物半导体则是在GaAs、InP、GaP、蓝宝石、SiC等化合物基板上采用金属有机化合物化学气相沉淀（MOCVD）等方法形成厚度一般为0.05毫米至0.2毫米的薄膜（外延层）对其继续加工便可实现特定的器件功能
第二代半导体材料以砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）为代表，用于制作高速、高频、大功率及发光电子器件，主要用于通信领域GaAs 主要用于高功率领域，应用于手机电话、无线局域网络、光纤通讯、卫星通讯、卫星定位等领域
砷化镓全球市场规模 100 亿美元，但逐步被 GaN 替代
砷化镓产业链包括设计、衬底、外延、制造、封测、器件等
InP 衬底是数据通信收发器不可或缺的材料，2018 年抛光片和外延片市场7700 万美元，主流尺寸2-6英寸
第三代：宽禁带半导体
第三代半导体材料又被称为宽禁带高温半导体材料，主要包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）等，优点是禁带宽度大（>2.2ev）、击穿电场高、热导率高、抗辐射能力强、发光效率高、频率高，不会产生砷化镓（GaAs）、镓离子、铟离子等污染物，常用于高温、高频、抗辐射及大功率器件GaN 氮化镓是1928 年由Jonason 等人合成的一种Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，高熔点 1700℃，高电离度 0.5，宽带隙Eg=3.4 eV、导热率高、化学性能稳定（几乎不被任何酸腐蚀）等特点，晶体一般是六方纤锌矿结构，主要应用于光电子、高温大功率器件和高频微波器件
一片2英寸的氮化镓晶片可以生产出1万盏亮度为节能灯10倍、发光效率为节能灯3-4倍、寿命为节能灯10倍的高亮度LED照明灯，可以制造出5,000个平均售价在100美元以上的蓝光激光器
氮化镓器件GaN 器件的功率密度是砷化镓（GaAs）器件的十倍，工作电压高五倍，电流高两倍，可以在1~110GHz 范围的高频波段应用，这覆盖了移动通信、无线网络、点到点和点到多点微波通信、雷达应用等波段
2018 年全球氮化镓功率器件市场规模约 4 亿美元，2023 年将达到 13 亿美元
制备：外延生长－器件隔离－欧姆接触（制作源极、漏极）－氮化物钝化－栅极制作－场板制作－衬底减薄－衬底通孔等环节
GaN 产业链：设计、衬底、外延片、制造、封装、器件等
外延分为GaN－on－Si、GaN－on－SiC、GaN－on－sapphire、GaN－on－GaN 四种GaN－on－Si：目前行业生产良率较低，但是在降低成本方面有着巨大的潜力，主要用于制造电力电子器件，技术趋势是优化大尺寸外延技术GaN－on－SiC：结合了 SiC 优异的导热性和的GaN 高功率密度和低损耗的能力，是 RF 的合适材料，主要用于制造微波射频器件GaN－on－sapphire：主要应用在 LED 市场，蓝宝石衬底 GaN LED 芯片市场占有率达到 90％以上GaN－on－GaN：同质衬底主要应用市场是蓝／绿光激光器，应用于激光显示、激光存储、激光照明等领域
SiC 碳化硅是第三代半导体材料代表之一，是C元素和Si元素形成的化合物，具有热导率高（比硅高 3 倍）、与GaN 晶格失配小（4% ）等优势
2017 年全球市场规模 4 亿美元，2023 预计 16.44 亿美元，年复合增长率 26.6%
主要领域有智能电网、轨道交通、电动汽车、新能源并网、通讯电源等，4H-SiC 适用于微电子领域，通常用于高频、高温、大功率器件，6H-SiC 适用于光电子领域
碳化硅升华熔点2700度，且没有液态，只有固态和气态，主要为Lely 改良法，有三种技术路线，物理气相运输法（PVT）、溶液转移法（LPE）、高温化学气相沉积法（HT-CVD），但效率极其缓慢，最快也仅每小时0.1-0.2mm的生长速度，因此长几天几夜也就几厘米
PVT 类似锅盖上的水蒸气凝结过程，加热碳化硅粉体，然后利用温度梯度差，在顶部凝结生长晶体
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