第一代半導體材料以硅和鍺等元素半導體材料為代表。其典型應用是集成電路，主要應用于低壓、低頻、低功率晶體管和探測器中，在未來一段時間，硅半導體材料的主導地位仍將存在。但是硅材料的物理性質限制了其在光電子和高頻電子器件上的應用，如其間接帶隙的特點決定了它不能獲得高的電光轉換效率。且其帶隙寬度較窄（1.12 eV）飽和電子遷移率較低（1450 cm2/V·s），不利于研制高頻和高功率電子器件。
第二代半導體材料以砷化鎵和磷化銦（InP）為代表。砷化鎵材料的電子遷移率是硅的6倍，具有直接帶隙，故其器件相對硅器件具有高頻、高速的光電性能，公認為是很合適的通信用半導體材料。同時，其在軍事電子系統中的應用日益廣泛且不可替代。然而，其禁帶寬度范圍僅涵蓋了1.35 eV（InP）～2.45 eV（AlP），只能覆蓋波長506～918 nm的紅光和更長波長的光，而無法滿足中短波長光電器件的需要。由于第二代半導體材料的禁帶寬度不夠大，擊穿電場較低，極大的限制了其在高溫、高頻和高功率器件領域的應用。另外由于GaAs材料的毒性可能引起環境污染問題，對人類健康存在潛在的威脅。
第三代半導體材料是指Ⅲ族氮化物（如氮化鎵（GaN）、氮化鋁（AlN）等）、碳化硅、氧化物半導體（如氧化鋅（ZnO）、氧化鎵（Ga2O3）、鈣鈦礦（CaTiO3）等）和金剛石等寬禁帶半導體材料。與前兩代半導體材料相比，第三代半導體材料禁帶寬度大，具有擊穿電場高、熱導率高、電子飽和速率高、抗輻射能力強等優越性質，因此采用第三代半導體材料制備的半導體器件不僅能在更高的溫度下穩定運行，而且在高電壓、高頻率狀態下更為可靠，此外還能以較少的電能消耗，獲得更高的運行能力。

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??硅上氮化鎵具有廣泛的未來應用，擴展了當前的HEMT功能，將功率水平提高到1kW以上。該技術可幫助設計人員提高工作電壓，并將頻率響應從Ka波段推入E波段、W波段和太赫茲空間。本文由香港科技大學電子及計算機科技系的一組研究人員提出。