主要半导体材料的发展现状与趋势_张绍辉
2013年第12
期
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主要半导体材料的发展现状与趋势
张绍辉张金梅
(江西渝州科技职业学院江西新余338000)
【摘要】随着世界科技技术的不断发展，由半导体材料组成的电子通信等产品进入到我们的日常生活中，成为了我们日常生活中必不可少的组成部分。随着半导体材料的不断发展，其会在电子、通讯、纳米制造等领域得到广泛的应用，在提高人们的生活质量以及促进社会的进步方面具有积极的作用。
【关键词】半导体材料；发展现状；趋势
半导体材料是一种处于导体与非导体之间的特殊物质，其电阻率相对较低。经过加工半导体材料可以制成晶体管、电子管以及集成电路等，对通信、计算机、网络等行业的发展具有决定性的作用。近几年来，随着我国经济的不断增长，我国电子类产品的生产出口也得到了急剧的提高。目前，半导体材料的生产与应用成为了衡量一个国家综合国力的重要标志之一。本文主要从半导体材料的发展现状分析、半导体材料发展趋势以及发展我国半导体材料的几点建议三个方面来对主要半导体材料的发展现状与趋势进行了分析。
1．半导体材料的发展现状
1.1半导体硅材料
近几年来，不断的有新型半导体材料研制出来，而硅材料正是以其成本低、资源丰富以及性能优良等特点占据着绝大部分的半导体市场，绝大部分的电子产业都是以硅材料为基础的。一些集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路都是由硅晶体或者硅材料的衍生材料组成的，由此可见，硅材料的发展对集成电路的发展具有决定性的作用。
上世纪六十年代硅材料才被开发和应用到电子产品的研发当中，其在各个领域得到了极为广泛的应用之后，需求量每年都以极快的速度增长。现在全世界每年都要消耗掉20000吨左右的硅材料。可以这样认为，在未来的几十年里硅材料会是通信领域以及计算机领域当中最为重要的半导体材料。在科技发展过程中，如果没有硅材料的支持也就不会有各个领域科技的迅速发展。半导体硅材料可以分为单晶体硅、多晶体硅、硅外延片以及非晶体硅等类型，根据其类型不同每种硅晶体的特征以及用途也不同。
1.2砷化镓单晶材料
砷化镓单晶材料具有耐高温、抗辐射能力强的特征，主要应用于微型电子和光电材料等领域，在一些运行速度较快、频率较高要求高的电路中应用较为广泛。当下，砷化镓单晶材料的生产量每年为二百吨左右。
近几年来，随着人们对通信技术的要求不断增加，砷化镓单晶材料的产量也不断提升，在未来的几十年里砷化镓的需求会不断增加。我国对砷化镓单晶材料的研究时间较晚，随着北京圣科佳电子有限公司等一系列半导体开发研制公司的成立，我国半导体材料的开发步入了一个新的台阶，取得了不菲的成绩。
1.3光子晶体
光子晶体是一种经过人工加工而形成的具有微结构的半导体材料，其介电常数周期被调制到与工波相似的尺度，与半导体的电子能间隙相差无几，进而光子晶体禁带能量的光波的传播是禁止的。加入光子晶体的周期性遭到破坏，在禁带中也会出现施主和受主末，光子态度密度随着光子晶体的的维度降低而被量子化。
随着微电子技术的不断发展，对电子产品中的芯片的要求程度越来越高，而电子产品的体积越来越小，由于受到工艺和生产技术的限制无法满足人们对信息的追求。由此，发展全新的微电子技术以及光电子技术是新时期的首要目标。
2.半导体材料发展趋势
上世纪90年代之前，由于科学技术和成产能力相对落后半导体硅材料成为了半导体材料的主要来源，其为电子技术的初步发展鉴定了扎实的基础，是第一代半导体材料的重要标志；随着科技的不断进步人们对信息的需求量也不断增加，在此背景下以砷化镓为代表的第二代半导体材料研制出来，主要应用于微型电子和光电材料等领域。近几年来，出现了以氮的化合物为代表的第三代半导体材料，其正以其特有的性能占据着电子市场。
半导体材料的发展趋势是趋向于大尺寸、均强、完整性强、功能多样化等方向发展。当前一些柔性的晶体管、光电晶体管一些宽禁带半导体材料为第三代半导体材料的代表，是以后主要半导体材料的发展趋势。
随着电子产品逐渐向光电子和微型电子领域发展，半导体材料仍然是未来几十年最主要的基础材料。随着电子技术的发展半导体材料也逐渐向大尺寸、均匀性高、集成程度高的方向发展，半导体集成材料主要向大规模或者超大规模的方向发展。微电子主要是缩小电子器件的体积为目的，因此为增加芯片的面积提高对信息的处理频率和速度，半导体材料由传统的单片集成向系统集成方向发展。
3.发展我国半导体材料的几点建议
基于我国科技发展现状以及半导体材料的开发水平，对我国半导体材料的发展提出了以下几点建议：
3.1加大对硅材料的开发力度
硅材料是主要的半导体材料，至少在未来的几十年内对电子产品的开发具有主导作用，但是，现阶段我国对一些硅晶体的提炼技术掌握的不够大部分还需要从外进口。目前我国只能少量的将硅晶体可拉制8英寸，但是相比于一些发达的国家而言还存在极大的差距，更不必说进行大批量的生产。由此，笔者建议国家相关部门要加大对硅晶体研制研究人员的培养力度，努力缩小我国与发达国家之间的差距。除此之外，对硅晶体提炼基地可以配备先进的提取设备和专业人员，之后这样才能更好的发展我国电子领域的科学技术，提高我国的综合国力。
3.2砷化镓有关化合物半导体晶体发展建议
砷化镓以及其相关的化合物的晶体提炼方面与发达国家相比还有着不小的差距，由于我国对晶体加工和提取的设备过于落后以及缺少专业的技术人员进而导致我国砷化镓以及相关化合物半导体的生产能力相对落后。这就需要国家政府对晶体提取企业进行统一的管理，各个企业之间相互交流相互合作，取长补短，最终达到世界的先进水平行列。
3.3大力发展超晶格以及一维半导体微结构材料
对于超晶格晶体的发展要从我国目前的经济实力为基础，逐步向三基色材料以及光电通信材料的方向发展，并不断满足新型的微电子产品和集成电路的要求，对传统的超晶格生产模式进行创新，同时引进国外先进的晶体提取技术。通过不断的建设和努力，不断提高光电子以及微电子技术中超晶格半导体材料的大规模生产能力，达到世界先进水平之上。
虽然现阶段对一维半导体的研究正处于初步阶段，但是对一维半导体的研发具有非常重要的作用。一些纳米晶体管技术的开发主要是通过一维半导体来进行的。因此，我国要集中人力和财力加大对一维半导体技术的开发和研制，在推动我国经济发展和科技进步方面具有积极的作用。
4.结语
总而言之，半导体材料对科技的发展和创新具有重要的作用。随着半导体材料的不断更新导致电子由微电子逐渐向光电子方向发展，最终实现光子时代。通过近几年的发展可以看出，硅材料已经到了发展的极限，第二代和第三代半导体材料已经逐渐取代硅材料的主体地位，成为了研究和发展的重点所在。政府相关部门应当正确认识半导体材料的发展现状和发展趋势，把握科技发展趋势，不断提高我国科技水平提高我国的综合国力。科
【参考文献】
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◇职业教育◇
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