淺談半導體材料的發(fā)展現(xiàn)狀

涂頌昊/天津市環(huán)歐半導體材料技術有限公司

淺談半導體材料的發(fā)展現(xiàn)狀

涂頌昊/天津市環(huán)歐半導體材料技術有限公司

社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展使得半導體材料得到新的發(fā)展空間，半導體材料經(jīng)歷了從第一代到第二代的轉變，如今又在新的時代背景下借助科學技術的進步向著第三代半導體材料的方向前進。半導體材料實現(xiàn)了高密的大規(guī)模集成電路的使用，因此半導體材料，確切的說應該是第三代半導體材料是在新的信息化時代背景下實現(xiàn)數(shù)字化生活的關鍵推動力。

半導體材料；發(fā)展；現(xiàn)狀

半導體材料這一概念第一次被提出是在二十世紀，被維斯和他的伙伴考尼白格首次提及并使用，半導體材料從那時起便不斷的進步發(fā)展，伴隨著現(xiàn)代化的生活方式對一些數(shù)字產(chǎn)品的應用需求，社會對半導體材料推出了更高的要求，這使得半導體材料得到了飛躍性的發(fā)展【1】。本篇論文就半導體材料的概念性理解，半導體材料的歷史性發(fā)展，新一代半導體材料的舉例以及發(fā)展應用現(xiàn)狀等方面展開了基本論述，談論我國在半導體材料這一領域的應用與發(fā)展的實際情形。

1.對半導體材料的概念性理解

對半導體材料的理解不能脫離當今二十一世紀這個有著高需求和高速度特點的時代，這個時代同時也是崇尚環(huán)保觀念，倡導能源節(jié)約的時代，因此新的信息時代下半導體的發(fā)展要脫離以往傳統(tǒng)的發(fā)展模式，向新的目標邁進。

首先，我們要了解什么是半導體材料，這將為接下來的論述打下概念性的基礎。眾所周知，氣體，液體，固體等狀態(tài)都可稱之為物質的存在狀態(tài)，還有一些絕緣體，絕緣體是指導熱性或者導電性較差的物質，比如陶瓷和琥珀，通常把鐵，銀，金，銅等導熱性和導電性較好的一類物質成為導體，所以顧名思義，半導體既不屬于絕緣體，也不屬于導體，它是介于導體和絕緣體性質之間的一種物質【2】。半導體沒有導體和絕緣體發(fā)現(xiàn)的時間早，大約在二十世紀三十年代左右才被發(fā)現(xiàn)，這也是由于技術原因，因為鑒定物質的導熱性和導電性的技術到了一定的時期才得到發(fā)展，而且對半導體材料的鑒定需要利用到提純技術，因此，當對物質材料的提純技術得到升級到一定水平之后，半導體的存在才真正意義上在學術界和社會上被認可。

2.半導體材料的歷史發(fā)展及早期應用

對半導體材料的現(xiàn)代化研究離不開對這一材料領域的歷史性探究，只有知道半導體材料是怎樣，如何從什么樣的情形下發(fā)展至今的，才能對當今現(xiàn)代半導體材料形成完整的認識體系。對半導體材料的接觸雛形是先認識到了半導體材料的四個特性。論文接下來將會具體介紹，并對半導體材料早期應用做出詳細解釋。

2.1半導體材料發(fā)現(xiàn)之初的特性

半導體材料第一個被發(fā)現(xiàn)的特性，在一般的情況之下，金屬材料的電阻都是隨著溫度的升高而增加的，但是巴拉迪，這位英國的科學研究學者發(fā)現(xiàn)硫化銀這一物質的電阻隨著溫度的升高出現(xiàn)了降低的情況，這就是對半導體材料特性的首次探索，也是第一個特性。

半導體材料的第二個特性是由貝克萊爾，一位偉大的法國科學技術研究者發(fā)現(xiàn)的，他發(fā)現(xiàn)電解質和半導體接觸之后形成的結會在施加光照條件之下產(chǎn)生一個電壓，這是后來人們熟知的光生伏特效應的前身，也是半導體材料最初被發(fā)現(xiàn)的第二個特性。

半導體材料的第三個特性是由德國的科學研究學者布勞恩發(fā)現(xiàn)的，他發(fā)現(xiàn)一些硫化物的電導和所加電場的方向有著緊密的聯(lián)系，也就是說某些硫化物的導電是有方向性的，如果在兩端同時施加正向的電壓，就能夠互相導通，如果極性倒置就不能實現(xiàn)這一過程，這也就是我們現(xiàn)在知道的整流效應，也是半導體材料的第三個特性。

半導體材料的第四個特性是由英國的史密斯提出的，硒晶體材料在光照環(huán)境下電導會增加，這被稱作光電導效應，也是半導體材料在早期被發(fā)現(xiàn)的第四個特性【3】。

2.2半導體材料在早期的應用情況

半導體材料在早期被應用在一些檢測性質的設備上，比如由于半導體材料的整流效應，半導體材料被應用在檢波器領域。除此之外，大家熟知的光伏電池也應用了早期的半導體材料，還有一些紅外探測儀器，總之，早期被發(fā)現(xiàn)的半導體材料的四個重要的特性都被應用在了社會中的各個領域，半導體材料得到初步的發(fā)展。

直到晶體管的發(fā)明，使得半導體材料在應用領域被提升到一個新的高度，不再僅僅是應用在簡單的檢測性質的設備中或者是電池上，晶體管的發(fā)明引起了電子工業(yè)革命，在當今來看，晶體管的發(fā)明并不僅僅只是帶來了這一電子革命，最大的貢獻在于它改變著我們的生活方式，細數(shù)我們現(xiàn)在使用的各種電器產(chǎn)品，都是有晶體管參與的。因此晶體管的發(fā)明在半導體材料的早期應用發(fā)展上有著舉足輕重的位置，同時也為今后半導體材料的深入發(fā)展做足了準備，具有里程碑式的意義與貢獻【4】。

3.現(xiàn)代半導體材料的發(fā)展情況

以上論文簡單的介紹了半導體材料以及其早期的發(fā)現(xiàn)與應用，接下來就要具體探討第三代半導體材料這一新時代背景下的產(chǎn)物。第三代半導體材料是在第一和第二代半導體材料的發(fā)展基礎之上衍生出的更加適應時代要求和社會需要的微電子技術產(chǎn)物。本篇論文接下來將介紹我國半導體材料領域的發(fā)展情況，并介紹一些新型的半導體材料的應用與發(fā)展情況。

3.1我國半導體材料領域的發(fā)展情形

半導體材料的發(fā)展屬于微電子行業(yè)，針對我國的國情和社會現(xiàn)狀，我國微電子行業(yè)的發(fā)展不能急于求成，這將會是一個很復雜的過程，也必定是一個長期性的工程。從現(xiàn)在半導體材料發(fā)展的情況來看，想要使半導體材料更加滿足受眾的需求，關鍵要在技術層面上尋求突破。我國大陸目前擁有的有關半導體材料的技術，比如IC技術還只能達到0.5微米，6英寸的程度，相較于國際上的先進水平還有較大的差距。

雖然我國目前在半導體材料領域的發(fā)展水平與國際先進水平存在著較大的差距，但是這也同時意味著我國在半導體材料領域有著更大的發(fā)展空間和更好的前景，而且當今不論是國內(nèi)環(huán)境還是國際環(huán)境，又或者是政治環(huán)境影響下的我國的綜合性發(fā)展方面而言，對中國微電子行業(yè)半導體領域的發(fā)展還是十分有利的，相信我國在半導體材料這一領域一定會在未來有長足的發(fā)展。

3.2新型半導體材料的發(fā)展介紹

前文提到，第三代半導體材料如今已經(jīng)成為半導體材料領域的主要發(fā)展潮流，論文接下來將會選取幾種關鍵的三代半導體材料展開論述。

第一種是碳化硅材料。它屬于一種硅基化合物半導體材料，這一類材料的優(yōu)越性體現(xiàn)在其較其他種類半導體材料有著更強的熱導性能。因此被應用在廣泛的領域，比如軍工領域，，也會被應用在太陽能電池，衛(wèi)星通信等領域。

第二種是氧化鋅材料。氧化鋅材料被廣泛的應用到了傳感器和光學材料領域中，這是因為它具備一些關鍵性的特性，集成度高，靈敏度高，響應速度快等，這些特征恰恰是傳感等應用范圍廣泛的領域中所看中的關鍵點，不僅如此，氧化鋅半導體材料不僅性能好，而且這類材料的原料豐富，所以價格低廉，還具有較好的環(huán)保性能【5】。

4.結語

近年來，半導體照明產(chǎn)業(yè)得到了飛躍式的發(fā)展，被越來越廣泛的應用到人們的日常生活中，而支撐這一產(chǎn)業(yè)的核心材料正是以碳化硅等半導體材料為主的某些微電子材料，半導體材料利用下的各項技術已經(jīng)在全球范圍內(nèi)占領者新的戰(zhàn)略高地。我國半導體材料領域雖然起步晚，發(fā)展水平較國際水平有差距，但是前景光明，尤其是第三代半導體材料的出現(xiàn)和應用，在人們的生活中有著更加廣泛和有建設性的應用，改變著人們的生活方式，不斷推動著半導體材料的發(fā)展。

[1]甘倩.淺談LED路燈在城市道路照明中的應用[J].建筑工程技術與設計,2014,(12):477-477.

[2]黃裕賢.淺談157nm激光微加工工藝及自動化編程[J].科學與財富,2015,(7):560-560.

[3]胡鳳霞.淺談半導體材料的性能與應用前景[J].新教育時代電子雜志（教師版）,2016,(13):267.

[4]張利學,孫維國,呂衍秋等.InAs/GaSbⅡ類超晶格材料臺面腐蝕[J].紅外與毫米波學報,2014,33(5):472-476.

[5]王剛,聶永爍.半導體材料在LED產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展和應用[J].電子世界,2016,(9):199.