對(duì)電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢(shì)淺析

譚永麟

【摘 要】在現(xiàn)代技術(shù)飛速發(fā)展的大環(huán)境下，電子科學(xué)技術(shù)在人們生活中所占據(jù)的位置越發(fā)重要，同時(shí)也滲透到各領(lǐng)域，這對(duì)于現(xiàn)代化、新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展也起到較好的推動(dòng)作用。而半導(dǎo)體材料作為電子科技發(fā)展的重要基石，對(duì)電子工業(yè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了較好的發(fā)展方向，對(duì)促進(jìn)其可持續(xù)發(fā)展具有積極作用。為此，本文重點(diǎn)對(duì)對(duì)電子科學(xué)技術(shù)中半導(dǎo)體材料的發(fā)展趨勢(shì)作如下分析。

【關(guān)鍵詞】電子科學(xué)技術(shù)；半導(dǎo)體材料；發(fā)展趨勢(shì)

1.引言

當(dāng)前，隨著半導(dǎo)體材料加工越來越精細(xì)化，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也更加廣泛，如晶體管、電子管、集成電路等，在計(jì)算機(jī)、通信領(lǐng)域中均得到廣泛應(yīng)用?；趪?guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展及社會(huì)需求的大環(huán)境下，國(guó)內(nèi)很多半導(dǎo)體材料也得到了較好的發(fā)展。因此，為了進(jìn)一步了解半導(dǎo)體材料在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到的重要作用，應(yīng)深入分析半導(dǎo)體材料在當(dāng)前電子科學(xué)技術(shù)中的具體應(yīng)用情況，以使其得到更好的應(yīng)用及管理。

2.半導(dǎo)體材料在電子科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用情況

2.1光子晶體在電子科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用

光子晶體屬于一種微結(jié)構(gòu)且能進(jìn)行人工加工的半導(dǎo)體材料。在微電子技術(shù)飛速發(fā)展的推動(dòng)下，光子晶體在很多產(chǎn)品中均得到廣泛應(yīng)用。但很多電子產(chǎn)品當(dāng)中針對(duì)芯片質(zhì)量、芯片水平、芯片運(yùn)用安全性等方面，均有較高的要求，再加之電子產(chǎn)品常常會(huì)受體積限制，很難在生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)工藝等方面有較好的突破，對(duì)此，不斷促進(jìn)光子晶體在電子科學(xué)技術(shù)中的有效應(yīng)用，已成為目前半導(dǎo)體材料的重要發(fā)展趨勢(shì)[1]。

2.2砷化鎵單晶材料在電子科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用

當(dāng)前，砷化鎵單晶材料在微型電子、電光材料中均得到較好的應(yīng)用，且應(yīng)用效果確切，這是因?yàn)樽由榛墕尉Р牧暇哂心透邷?、抗輻射能力非常?qiáng)等特征，而隨著科技不斷發(fā)展，砷化鎵單晶材料在電路中的應(yīng)用也越來越廣。

2.3半導(dǎo)體硅材料在電子科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用

半導(dǎo)體硅材料是應(yīng)用較廣的半導(dǎo)體材料之一，在很多領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步等方面所起到的作用非常明顯。例如，國(guó)內(nèi)很多電子產(chǎn)業(yè)，尤其是一些規(guī)模較大的集成電路，所選用的材料均為半導(dǎo)體硅材料，并在此技術(shù)上作進(jìn)一步研究及應(yīng)用。

3.半導(dǎo)體材料在電子科學(xué)技術(shù)中的發(fā)展趨勢(shì)

二十世紀(jì)九十年代前，半導(dǎo)體應(yīng)用材料主要以半導(dǎo)體硅材料為主，而后隨著現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)快速發(fā)展，對(duì)于新型材料的研發(fā)越來越深入，部分新型半導(dǎo)體材料慢慢顯現(xiàn)出來，將其應(yīng)用到電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展中，可較好的促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步。例如，砷化鎵材料屬于比較典型的第二代半導(dǎo)體材料， 氮化合物屬于比較典型的第三代半導(dǎo)體材料。在時(shí)代不斷發(fā)展及科技進(jìn)步的大背景下，具有完整性、多功能的半導(dǎo)體材料已成為一個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì)。例如，一些規(guī)模較大的半導(dǎo)體材料很有可能會(huì)得到較大的發(fā)展空間，且在微電子技術(shù)發(fā)展方面，具有集成特點(diǎn)的芯片也會(huì)慢慢出現(xiàn)，并在微電子產(chǎn)品中得到較好的應(yīng)用。因此，應(yīng)從以下方面進(jìn)一步分析半導(dǎo)體材料的具體發(fā)展趨勢(shì)。

3.1超晶管、一維微結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展趨勢(shì)

隨著電子產(chǎn)品不斷發(fā)展及集成電路有效應(yīng)用，對(duì)半導(dǎo)體材料的要求也變得越來越高，對(duì)此，在引入國(guó)外很多先進(jìn)晶體提煉技術(shù)過程中，應(yīng)該對(duì)所引入的現(xiàn)代化技術(shù)做進(jìn)一步吸收、研發(fā)及創(chuàng)新，特別對(duì)一些傳統(tǒng)的晶體管生產(chǎn)模式進(jìn)行不斷創(chuàng)新，以國(guó)內(nèi)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，不斷提高超晶管、一維微結(jié)構(gòu)材料的研發(fā)及應(yīng)用質(zhì)量，盡管國(guó)內(nèi)針對(duì)一維微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料的研發(fā)還處在初期，但應(yīng)充分明確半導(dǎo)體材料研發(fā)意義及研發(fā)價(jià)值[2]。例如，納米晶體管技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)是應(yīng)用一維微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料進(jìn)行。也就是國(guó)內(nèi)需要集中自己的財(cái)力、人力、物力資源 全面進(jìn)行這些新型半導(dǎo)體材料的研發(fā)力度，使其對(duì)促進(jìn)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，滿足人們生活發(fā)揮出重要的作用。

3.2新型硅材料的發(fā)展趨勢(shì)

導(dǎo)體硅材料屬于一種傳統(tǒng)類型的半導(dǎo)體材料，在很多領(lǐng)域均得到較好的應(yīng)用，且應(yīng)用價(jià)值非常高。鑒于此，針對(duì)國(guó)內(nèi)各種新型技術(shù)來說，需應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行半導(dǎo)體新型硅材料研發(fā)工作，縮小和發(fā)達(dá)國(guó)家間的差距。例如，加大對(duì)半導(dǎo)體研發(fā)的投入力度，經(jīng)理論聯(lián)系實(shí)際方式培養(yǎng)更多優(yōu)秀研發(fā)人才，特別是能操作新型高技術(shù)硅材料提取設(shè)備的專業(yè)人才，不斷提升國(guó)內(nèi)電子科學(xué)技術(shù)質(zhì)量、水平。

3.3碳化硅材料的發(fā)展趨勢(shì)

由于碳化硅是自身所具有的導(dǎo)熱性能相對(duì)于其它類型半導(dǎo)體材料來說穩(wěn)定性是相對(duì)來說比較強(qiáng)的，因此，在某些對(duì)散熱性要求 相對(duì)來說比較高的領(lǐng)域中得到了較為廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)階段碳化硅這種半導(dǎo)體材料在太陽能電池、發(fā)電傳輸以及衛(wèi)星通信等各個(gè)領(lǐng)域中得到了比較深入應(yīng)用[3]。除此之外，碳化硅這種半導(dǎo)體材料在軍工行業(yè)中所得到的應(yīng)用也是相對(duì)來說比較深入的，在某些國(guó)防建設(shè)相關(guān)工作進(jìn)行的過程中都使用到的了大量的碳化硅。因?yàn)楹吞蓟柽@種材料相關(guān)的 產(chǎn)業(yè)的數(shù)量是相對(duì)來說比較少的，當(dāng)前國(guó)內(nèi)碳化硅行業(yè)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的速度是相對(duì)來說比較緩慢的，但是，該階段國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程由前推進(jìn)的過程中，所重視的向著環(huán)境保護(hù)型的方向轉(zhuǎn)變，碳化硅材料能夠滿足這一要求，為此，國(guó)內(nèi)政府有關(guān)部門對(duì)碳化硅這一種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料越發(fā)的重視了，且隨著半導(dǎo)體行業(yè)整體發(fā)展進(jìn)程持續(xù)向前推進(jìn)，在未來國(guó)內(nèi)碳化硅行業(yè)快速發(fā)展過程中，應(yīng)用效果非常明顯。

3.4氧化硅材料的發(fā)展趨勢(shì)

這對(duì)目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)研發(fā)出來的各種創(chuàng)新型半導(dǎo)體材料，氧化鋅屬于一種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料，氧化鋅在光學(xué)材料、傳感器等不同領(lǐng)域當(dāng)中均得到較好的應(yīng)用，且具有較高的應(yīng)用價(jià)值[4]。這是因這種創(chuàng)新型半導(dǎo)體材料的反應(yīng)速度非?？?，集成度相、靈敏程度相都非常高，與現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)傳感器行業(yè)持續(xù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)期間應(yīng)該遵循的各種微型化宗旨非常適應(yīng)，由于氧化鋅此種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料的原材料較豐富，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為：環(huán)保性非常強(qiáng)、價(jià)格較便宜，因此，氧化鋅此種創(chuàng)新型半導(dǎo)體材料在未來半導(dǎo)體材料應(yīng)用中，發(fā)展前景較廣。

3.5氮化鎵材料的發(fā)展趨勢(shì)

氮化鎵材料屬于一種發(fā)熱效果非常低、擊穿效應(yīng)非常強(qiáng)的半導(dǎo)體材料，氮化鎵材料于高溫大功率器件、高頻微波器件中均有較好應(yīng)用。而且氮化鎵材料帶隙非常寬，所以它在藍(lán)光LED 中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較顯著，且當(dāng)中LED襯底應(yīng)用市場(chǎng)前景非常可觀。對(duì)于此方面的應(yīng)用，與國(guó)外相比較，國(guó)內(nèi)在氮化鎵材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程，其起步非常晚，但隨著應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也漸漸擴(kuò)大，如新能源產(chǎn)業(yè)、光學(xué)探測(cè)、軍工產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域當(dāng)中，對(duì)于該方面的研發(fā)、投入力度均明顯加大。

4.結(jié)語

綜上闡述，本文經(jīng)對(duì)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展中半導(dǎo)體材料的具體發(fā)展趨勢(shì)展開上述分析，主要從超晶管、一維微結(jié)構(gòu)材料，氮化鎵材料，氧化硅材料，碳化硅材料，新型硅材料，超晶管、一維微結(jié)構(gòu)材料等方面著手，便于國(guó)內(nèi)應(yīng)用當(dāng)前的研究成果，積極引入新技術(shù)，并在應(yīng)用、研究方面不斷創(chuàng)新，從而提升國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料研發(fā)水平及質(zhì)量，這對(duì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步等方面具有重要參考意義。

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