（中芯国际集成电路制造（天津）有限公司，天津 300385）
摘要：电子科学技术当今已经渗透于我们生活中的各个领域，它时刻引领着当前新兴技术产业的发展脚步。而作为电子科学技术发展基石的半导体材料，同样也决定了当今电子工业产业的走势。从第一代半导体材料硅、锗等代表性半导体材料的发展到当今碳化硅、氮化镓、氧化锌等第三代半导体材料的深入研究，都遵循着半导体材料朝着高集成度、低特征尺寸、更宽的禁带宽度等方向进行发展。
关键词：电子科学技术；半导体材料；发展趋势
一、电子科学技术中半导体材料应用的现状
1.1光子晶体
光子晶体是一种可以进行人工加工、具有微结构的半导体材料。随着微电子技术的不断发展，光子晶体已经在一些产品中获得了应用，但受制于体积等方面的限制，光子晶体却不能进行生产工艺与技术上的全新突破。因此，应用怎样的方式提高光子晶体等材料应用的水平，成为了重要的发展趋势。
1.2砷化镓单晶材料
砷化镓单晶材料已经在电光材料和微型电子中获得了一定的应用，并且取得了一定程度的应用效果。原因在于，砷化镓单晶材料具有抗辐射能力强、耐高温的特点。随着科技的发展，砷化镓单晶材料也在一些电路中进行了应用。
1.3半导体硅材料
半导体硅材料已经在众多的领域中进行了应用，对于促进经济发展与社会进步发挥出了重要的作用。比如：以我国为例，绝大多数的电子产业，尤其是大规模集成电路都是以半导体硅材料为基础进行研发与应用的。
二、半导体材料使用节点的变化
应用最广泛的半导体材料硅至今伴随着摩尔定律在发展，它的集成度已经逐渐逼近极限。目前晶体管逐渐向10nm甚至7nm的特征尺寸进行发展，然而由于硅材料在禁带宽度、电子迁移率、空穴迁移率等方面的不足，已经越来越难以满足当前高集成度、低特征尺寸的晶体管要求。在10nm节点之下，Ge/SiGe材料或许代替原本的硅材料成为重要的沟道材料组成。2015年，IBM实验室联合三星、Global Foundries以及纽约州立大学纳米理工学院宣布成功推出全球首个7nm原型芯片，而这一款最新型芯片当中材料采用的则是成为黑科技的“锗硅”材料，取代原有的高纯硅。
三、电子科学技术中半导体材料未来发展趋势
半导体硅材料在20世纪90年代以前一直是半导体应用的主要材料，也是第一代半导体材料重要的标志。但是，随着20世纪90年代以来网络信息技术的发展、新型材料研发的不断加强，一些新型的半导体材料被研发出来，这对于促进经济的发展与社会的进步起到了重要的作用，如：以砷化镓材料为标志的第二代半导体材料、以氮化合物为代表的第三代半导体材料。随着时代的发展与科技的进步，具有多功能、完整性、大尺寸的半导体材料是一个重要的发展趋势，如：大规模集成化的半导体材料将会获得非常大的发展。而在微电子方面，具有系统集成特点的芯片将会出现，并且在微电子产品中进行广泛的应用。为此，我们需要从几个方面入手，全面发展我国的半导体材料。
3.1发展砷化镓化合物
从提炼的技术和应用的水平而言，我国在砷化镓化合物方面的发展与世界上一些发达国家还存在一定的差距。因此，从政府方面而言，需要其起到积极引导的作用，促进我国砷化镓化合物研发企业进行强强联合，通过整合信息资源和技术优势，不断提高我国研发砷化镓化合物材料的能力，使得这些企业获得应有的经济效益与社会效益。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2发展新型硅材料
半导体硅材料是一种传统类型的半导体材料，具有在众多领域中应用的价值。因此，对于我国来讲，我们需要应用新技术进行半导体新型硅材料的研发工作，缩小与世界上发达国家之间的差距。比如：加大对半导体研发的投入力度，通过理论联系实际的方式培养出更多、更优秀的研发人才，尤其是可以操作新型高技术硅材料提取设备的专业人才，全面提高我国电子科学技术的质量和水平，使其在促进我国经济发展中贡献出新的力量。
3.3发展超晶管和一维微结构材料
电子产品的发展和集成电路的应用，对于半导体材料提出了新的要求。因此，我们在引进国外先进晶体提炼技术的同时，需要对于引进的技术进行消化、吸收、研发与创新，尤其是需要对于传统晶体管生产模式的创新。以我国现有的经济水平，需要不断提升的是超晶管和一维微结构材料研发、应用的水平。虽然，我国对于一维微结构半导体材料研发目前处于探索阶段，但是我们需要明确其研发的意义与价值。比如：纳米晶体管技术的研发主要是应用一维微结构半导体材料完成的。具体来讲，我国需要集中自己的财力、人力、物力资源全面进行这些新型半导体材料的研发力度，使其对促进我国经济发展，满足人们生活发挥出重要的作用。
3.4碳化硅材料的发展趋势
由于碳化硅自身所具有的导热性相对于其它类型半导体材料的稳定性较强，因此，在某些散热性要求相对较高的领域中，碳化硅得到了广泛的应用。除此之外，在太阳能电池、发电传输以及卫星通信等各个领域以及军工行业中，碳化硅也得到了比较深入的应用。目前在某些国防建设相关工作进行的过程中也都使用了大量的碳化硅。随着半导体行业整体发展进程持续向前推进，在未来国内碳化硅行业快速发展过程中，其应用效果将更加明显。
3.5氧化锌材料的发展趋势
对目前国内已经研发出来的各种半导体材料，氧化锌属于一种创新型的半导体材料。氧化锌在光学材料、传感器等不同领域当中均得到较好的应用，且具有较高的应用价值[4]。这是因这种创新型半导体材料的反应速度非常快，集成度相、灵敏程度相都非常高，与现阶段国内传感器行业持续发展进程向前推进期间应该遵循的各种微型化宗旨非常适应。由于氧化锌此种创新型的半导体材料的原材料较丰富，应用优势主要表现为：环保性非常强、价格较便宜，因此，氧化锌此种创新型半导体材料在未来半导体材料应用中，发展前景较广。
3.6氮化镓材料的发展趋势
氮化镓材料属于一种发热效果非常低、击穿效应非常强的半导体材料，氮化镓材料于高温大功率器件、高频微波器件中均有较好应用。而且氮化镓材料带隙非常宽，所以它在蓝光LED中应用优势较显著，且其中LED衬底应用市场前景非常可观。国内相比国外在氮化镓材料产业发展过程中起步较晚，但随着应用的不断增多，其应用的领域也将渐渐扩大，如新能源产业、光学探测、军工产业等等，而对于该方面的研发与投入力度也将明显加大。
结束语
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。
参考文献
[1]王欣.电子科学技术中的半导体材料发展趋势[J].通讯世界，2016，08：237.
[2]柳滨，杨元元，王东辉，詹阳.第三代半导体材料应用及制造工艺概况[J].电子工业专用设备，2016，14.
[3]赵佶.半导体材料争相从10nm向5nm发展[J].半导体信息，2014，04：22-26.
[4]杨吉辉.光伏半导体材料和Cu基存储材料的第一性原理研究[D].复旦大学，2013.
论文作者:王宏玲 何慧斌
论文发表刊物:《知识-力量》2018年7月上
论文发表时间:2018/7/16
标签：半导体材料论文; 材料论文; 三星论文; 氮化论文; 发展趋势论文; 碳化硅论文; 半导体论文; 《知识-力量》2018年7月上论文;