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摘要：对于电子科学技术中半导体材料发展趋势问题进行分析与研究，有利于我国应用现有的研发成果，不断引进国外的新技术，在消化、吸收的基础上进行创新性的研究，全面提高我国半导体材料研发的质量和水平，使其对促进我国经济发展与社会进步中发挥出重要作用。
关键词：电子科学技术；半导体材料；发展趋势；
半导体材料经过了仔细的加工之后可以在众多领域中进行应用。比如：电子管、晶体管、集成电路等可以在网络、计算机、通信领域进行有效的应用。在我国经济发展与社会需求下，我国的半导体材料获得了比较大的进步与发展。为了更好的使半导体材料推进我国经济的发展与社会的进步，我们需要对于电子科学技术中半导体材料应用的现状、未来发展趋势问题进行全面的分析与研究工作，使其可以在推进人们生活品质中发挥出积极的影响。
一、半导体材料的分类
1.元素半导体。作为最早出现并且当且使用最为广泛的第一代半导体材料锗、硅是典型的元素半导体材料,半导体材料硅由于储存量丰富, 工艺成熟等因素成为了当前半导体设备当中应用最为广泛的半导体材料,锗作为最早提出的半导体材料,早期由于其自身较为活泼, 容易与介电材料发生氧化还原反应形成GeO 导致材料自身缺陷增加,影响半导体器件的性能,并且锗的储藏量和硅相比少很多, 因此早期锗作为半导体材料的发展比较缓慢,但是自20 世界80 年代,锗作为半导体材料开始广泛应用于红外光学领域,并且发展极为迅速,此后,Ge 在太阳能电池领域也有着迅速的发展。
2.化合物半导体。化合物半导体大致可以划分成第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(GaAs、GaP、GaN、ZnO以及石墨烯等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物(硫化镉、硫化锌等)、氧化物(Mn、Cr、Fe、Cu 的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。上面提及的一些材料通常属于固态晶体半导体材料, 还有当前如有机半导体以及玻璃半导体等非晶态材料也逐渐成为半导体材料中的新成员。
二、半导体材料的应用现状
1.硅基发光材料的应用。Si 是最重要且应用最广的半导体材料，是微电子工业和太阳能光伏工业的基础材料它具有储量丰富、化学稳定性好、无环境污染、大单晶、高纯度、可掺杂、高传导率、存在高度匹配的本征氧化物绝缘体等优点特别是，拥有高度兼容的高质量本征氧化物Si02，使Si 区别于锗（Ge）和嫁砷（GaAs）等其他半导体材料成为半导体行业的基础材料。当前微电子技术发展所面临的最为关键的障碍是金属互连的物理极限。把光子学器件和电子学器件集成在同一基片上，用光互连代替金属互连的光电集成技术被认为是突破金属互连物理极限的一个有效解决方案，该方案的成功实现还将催生其他的潜在应用。相对于金属导线，光数据通信提高了数据速率并避免了电磁干扰问题，特别地，它具有响应速度快、传输容量大、存储密度大、处理速度快、可微型化和集成化等优点，因此光电集成技术可以带来新的功能和实现电路板间、同一板上的芯片间，甚至同一芯片的不同核间更快的数据通信。硅基光电集成技术也可以应用于包括光交换阵列和光纤的光电组件在内的光通信其他领域。
2.半导体纳米材料。纳米半导体材料在纳米尺度上原子和分子的集合体，其晶体粒度小于10nm。纳米材料一般在充满电子的价带顶和未充满或半充满的导带底之间存在带隙，这样的带隙使价带电子态与导带电子态之间的相互作用减弱。随着新材料技术的进步，纳米材料的重要性日益凸显。纳米半导体材料为传感器注入了新的力量。它的特殊性质（如比表面积大、活性好、独特的物性等）使得它对温度、光、湿气等环境因素非常敏感。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当外界环境发生改变时，纳米材料表面或界面电子传递也会发生改变，电子变化会影响电阻值，我们可根据这一特点制备新型的传感器。
3.半导体硅材料。从目前电子工业的发展来看，尽管有各种新型的半导体材料不断出现，半导体硅材料以丰富的资源、优质的特性、日臻完善的工艺以及广泛的用途等综合优势而成为了当代电子工业中应用最多的半导体材料。硅是集成电路产业的基础，半导体材料中98％是硅。半导体器件的95% 以上是用硅材料制作的，90% 以上的大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)、甚大规模集成电路(ULSI) 都是制作在高纯优质的硅抛光片和外延片上的。硅片被称作集成电路的核心材料，硅材料产业的发展和集成电路的发展紧密相关。
4.有机半导体材料。有机半导体材料具有热激活电导率，如萘蒽，聚丙烯和聚二乙烯苯以及碱金属和蒽的络合物，有机半导体材料可分为有机物，聚合物和给体受体络合物三类。有机半导体芯片等产品的生产能力差，但是拥有加工处理方便，结实耐用，成本低廉，耐磨耐用等特性。
电子科学技术中的半导体材料发展趋势
三、 1.对现阶段新兴半导体材料的发展趋势进行分析。因为在经济发展进程向前推进的背景之下，人们对半导体设备的性能所提出的要求也在不断的提升，人们对半导体设备中所需要使用到的半导体材料在集成度、能耗水平以及成本等各个方面提出的要求到达了新的高度。现阶段，第三代半导体材料已经之间的成为了半导体设备中使用到的主要材料之一，作为在第三代半导体材料中典型性相对来说比较强的材料：GaN、SIC以及zno等各种类型的材料在现阶段发展进程向前推进的速度都是相对来说比较快的。
2.对现阶段碳化硅这种材料的发展和在各个领域中得到的应用进行分析。碳化硅是一种典型性相对来说比较高的在碳基化合物所包含的范围之内的半导体材料，其本身所具有的导热性能相对于其它类型的半导体材料来说稳定性是相对来说比较强的，所以在某些对散热性要求相对来说比较高的领域中得到了较为广泛的应用，现阶段碳化硅这种半导体材料在太阳能电池、发电传输以及卫星通信等各个领域中得到了比较深入的应用，在此之外，碳化硅这种半导体材料在军工行业中所得到的应用也是相对来说比较深入的，在某些国防建设相关工作进行的过程中都使用到的了大量的碳化硅。因为和碳化硅这种材料相关的产业的数量是相对来说比较少的，现阶段我国碳化硅行业发展进程向前推进的速度是相对来说比较缓慢的，但是现阶段我国经济发展进程向前推进的过程中所重视的向着环境保护型的方向转变，碳化硅材料能够满足这一要求，所以我国政府有关部门对碳化硅这一种创新型的半导体材料越发的重视了，随着半导体行业整体发展进程不断的向前推进，在不久的将来我国碳化硅行业的的发展一定会取得相对来说比较显著的成果的。
3.对现阶段我国所研发出来的创新型半导体材料氧化锌的发展趋势进行分析。作为一种创新型的半导体材料，氧化锌在光学材料以及传感器等各个领域中得到了较为广泛的应用，因为这种创新型的半导体材料具有反应速度相对来说比较快、集成度相对来说比较高以及灵敏程度相对来说比较高等一系列的特点，和当前我国传感器行业发展进程向前推进的过程中所遵循的微型化宗旨相适应，因为氧化锌这种创新型的半导体材料的原材料丰富程度是相对来说比较高的、环保性相对来说比较强、价格相对来说比较低，所以氧化锌这种创新型的半导体材料在未来的发展前景是相对来说比较广阔的。
伴随着市场大环境对半导体器件性能的要求越来越高,具备着良好性能的半导体材料被国内外学者广泛研究, 摩尔定律当前仍然有效, 正是因为人们在半导体材料方面的探索取得的成果不断, 随着新型半导体材料对于器件性能的提升有着显著的效果,相信不久的将来,半导体材料的市场占比或许会迎来重新洗牌的局面。
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论文作者:陈超
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/15
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