淺談半導體材料的發展趨勢范文

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摘要：隨著科學技術的不斷發展，新興的科技在生活的不同領域都有了重要的應用。半導體材料在電子科技進步過程中起到了基石的作用，是電子科學技術的基礎，決定了電子科學技術的發展高度。從第一代硅半導體材料到第二代半導體材料到現在的第三代化合物半導體材料，半導體也處于不斷的變化過程中。本文主要研究了電子科學技術中的半導體材料應用，當下發展狀況以及未來發展趨勢。

關鍵詞：半導體材料；特征尺寸；摩爾定律

一、前言

半導體材料是特殊的元素或者化合物，它的性質處于導體和非導體之間，因此也就有了特殊的性質。利用半導體材料的性質可以制作發光二極管、三極管等重要元件，因此，半導體材料在整個互聯網甚至工業發展過程中有不可或缺的作用。目前，隨著我國計算機技術的跨越式發展，對半導體材料的需求也在不斷增加，半導體材料逐漸有了很大的生產量。

二、半導體材料的應用

硅鍺作為第一代半導體材料，對人類的生產和生活有著重要的影響。初代半導體的最主要應用材料就是硅，硅的儲量非常大，應用到現在的半導體上十分的具有性價比。鍺是半導體發展過程中發現的第一種元素，在生產半導體元件中依舊使用很廣泛。隨著電子科學技術和計算機技術的發展，半導體器件也有了廣泛的應用。在初始階段，我國電子科技的研究和發展主要靠第一代半導體，它們以硅和鍺為材料，因為鍺是活躍的，常常會與用于半導體設備的介電材料發生氧化還原反應，從而降低材料的氧化性，對半導體設備的性能有一定的影響，同時，它將直接導致半導體的使用達不到預期的結果，存在各種各樣的問題。由于存在各種各樣的問題，半導體設備在生產過程中出現異常的可能性會增加，而且鍺的產量也不會像硅那樣高，因此，在我國電子科學技術發展的初級階段，鍺在半導體材料中的研究和應用少于硅[1]。但在20世紀末，鍺在紅外光學領域得到了廣泛的應用。從那時起，鍺的用途和使用頻率一直在增加。最明顯的例子是在太陽能研究和開發項目中使用氧化還原鍺材料。很快，人們就發現了其他可以生產半導體的材料，并且將化合物用在生產半導體中，并且有了意外驚人的效果，制作了第二代半導體，第三代半導體。

三、半導體材料的分類與發展

隨著科技的發展和研究的深入，目前，半導體材料主要有半導體硅材料、半導體光子晶體材料、半導體砷化鎵單晶材料等。

（一）半導體硅材料最近幾年，新型半導體材料不斷出現。硅以其豐富的資源、低廉的價格和優異的性能，在半導體市場上也占有重要的地位。人們日常生活中生產的大部分電子產品都是由硅基材料制成的。也有一些集成電路也是由硅或硅晶體衍生物制成的。可見硅材料在半導體的發展中非常關鍵。早在20世紀末，硅材料就作為電子科學技術的主要材料被研究和開發，并應用于各個領域。其年需求量也呈現出快速增長的趨勢。根據當今世界硅材料的消耗量，硅在未來很可能成為電子通信和計算領域不可缺少的材料。半導體材料在機械領域中占有重要地位。如果沒有硅材料對半導體材料發展的支持，半導體就不會經常更新換代，性能不斷提升。半導體硅材料有多種不同的形態，各種形態的硅材料都應用在半導體生產中，在其中發揮著不同的作用[2]。

（二）光子晶體材料光子晶體是現在應用最廣泛的，通過利用周期性電夠晶體所出現的一種類光學型經濟。光子信息主要是通過調整波紋的長度，實現半導體電子之間的間隙傳達，從而使現在的電子管家能夠非常良好的傳遞，光波實現對內部電流的傳輸，從而對半導體的使用有著非常好的輔助作用。然而隨著現在電子技術的發展，人們對于現在內部產品的芯片重視越來越高，因此就對于電子產品的要求越來越強，所以通過減少電子產品的體積和規格，實現對現代電子產品材料的優化。因此通過光子晶體材料進行半導體的制作，已經成為現在新的計劃之一。

（三）砷化鎵單晶材料砷化鎵是一種耐高溫、耐輻射的材料。主要應用于微電子、光電子材料等領域。在一些高速運行的電子設備中用處非常大。近年來，通信技術的采用的信道的頻率在不斷增加，生產中使用的砷化鎵的數量也逐漸增加。由于目前GaAs單晶材料的研發起步不如其他國家早，隨著一些企業的崛起，半導體材料的生產機會也越來越多。

四、半導體材料的發展趨勢

我國的半導體技術發展比較晚，因此現在內部的技術比較落后，因此在使用的基本材料只有歸，因此在對于現在硅材料的使用上，我們國家的開采量以及各項研究比例都已經達到了世界先進水平。但是隨著現在半導體技術的不斷發展和不斷進步，我們國家的半導體技術應用應該面向更加廣闊的，至少應該采取更新的材料更加優化的新型設備來執行現在的半導體生產。因此通過以身元素為主要材料的新型第2代半導體已經出現在我們的身邊，這種半導體相較于第1代半導體來說具備更好的延展性。充分的用到現在的許多高級電器之中，然而近年來社會通過利用光子材料和各種氮化合物生產出來的第3代半導體，它已經成為現在應用中最廣泛的半導體之一。半導體材料目前正往集集小高性價比易獲得以及高延展性的方向發展，通過以上幾種技術實現對現代半導體的新型質量稽核，通過利用氮氧化合物生產的半導體不僅材料容易尋找，而且制作出來的半導體具有非常好的效果，運用到現在的電子領域中也有非常好的作用。而且半導體材料作為我們現在電力使用最廣泛的材料之一，通過研究電子材料對于現在半導體材料的整體發展有著巨大的幫助，通過對現在半導體材料的體積改善也順應的，使得現在電力發展也是非常大的進步。

五、加快半導體材料發展的措施

（一）加強硅材料開發數量硅元素一直是半導體中最容易獲得的材料之一，因此就必須要加大硅的開采量，通過開采更多的硅礦是相對現在的硅的開采，而且應該加強施工設施對于硅開采的嘗試，加強硅開采的效率。我國硅的發展程度比其他國家要低，因此，我們有必要多多關注硅的生產。它是生產半導體的重要材料，能很大程度影響科技和經濟發展。硅的發展在于提取，如何提取精煉硅是現在應該關注的問題[4]。因此，如果想要發展我國科技，必須找到硅萃取的新的方法，不斷培養人才，引進設備，促進其發展。

（二）加大晶體提取力度與其他發達國家相比，砷化鎵及其相關化合物的晶體萃取存在較大的差距。由于目前我們晶體加工和提取工作采用舊的技術，砷化鎵這種化合物半導體的制作成功率不高，因此在進行制作的時候就要注重成功率以及制作水平，提高他的制作效果。

（三）促進光子晶體的發展超晶體是光子晶體，是微電子和光電子技術發展的目標。大力發展超晶可以為我國在新時期的發展提供力量。發展超晶體需要依靠我國強大的經濟實力持續不斷地探索。我們應該培養這方面人才并且引進先進設備，不斷提高光電子產品的存儲數量。同時，中國應引進新的技術，進一步開發和開發光子晶體材料，為中國經濟發展和科技進步提供動力。

六、結束語

中國的經濟實現了飛速發展，現在中國正處于國家科技飛速發展的時代，人們對半導體器件的要求也越來越高，所以國家需要大量的半導體元件。但是，近年來，隨著社會的發展，人們對硅材料的使用已經達到極限。因此，我們要加大開發的力度，鼓勵企業進行新材料的開發。

參考文獻

[1]付婧.淺談電子科學技術中的半導體材料發展趨勢[J].數碼世界，2017（3）：111–111.

[2]周澤恩.淺談電子科學技術半導體材料發展趨勢[J].中國化工貿易，2017（22）.

[3]楊海鷗.探究低維半導體結構中的電子運輸[J].科技創新導報，2017（16）.

[4]魏修宇.半導體用高純鎢靶材的制備技術與應用[J].硬質合金，2017.

作者：邢軼斌 康永 單位：飛思卡爾半導體有限公司