探討電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢

摘 要：現(xiàn)階段我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的速度是相對來說比較穩(wěn)定的，并且當(dāng)今我國所處的時(shí)代是一個(gè)知識經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，電子科學(xué)技術(shù)作為一種創(chuàng)新型的技術(shù)在我國各個(gè)領(lǐng)域中都得到了較為廣泛的應(yīng)用，它在現(xiàn)階段我國新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中所起到的作用是相對來說比較重要的，半導(dǎo)體材料在電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中所起到的作用是十分重要的，它在我國電子工業(yè)產(chǎn)業(yè)選擇發(fā)展走向的過程中起到了決定性作用。從第一代的半導(dǎo)體材料硅、鍺等具有鮮明代表性的半導(dǎo)體材料一直到現(xiàn)階段電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中所使用到的碳化硅、氧化鋅等第三代的半導(dǎo)體材料，現(xiàn)階段我國電子科學(xué)技術(shù)行業(yè)中所需要使用到的半導(dǎo)體材料發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中都是在朝著高集成度、低尺寸以及禁帶寬度更寬的方向發(fā)展的，作者根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對現(xiàn)階段我國半導(dǎo)體材料的發(fā)展趨勢進(jìn)行分析，以便于能夠在我國電子科學(xué)技術(shù)行業(yè)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中起到一定程度的促進(jìn)性作用。

關(guān)鍵詞：電子科學(xué)技術(shù)；半導(dǎo)體材料；特征尺寸；發(fā)展；趨勢

1 對現(xiàn)階段我國電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中所使用到的半導(dǎo)體材料進(jìn)行分析

1.1 元素類半導(dǎo)體材料在我國電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展初級階段得到了較為廣泛的應(yīng)用

作為出現(xiàn)最早并且得到了最為廣泛的應(yīng)用的第一代半導(dǎo)體材料，鍺、硅是其中典型性相對來說比較強(qiáng)的元素半導(dǎo)體材料，第一代半導(dǎo)體材料硅因?yàn)榇鎯α肯鄬碚f比較大、工藝也相對來說比較成熟，成為了現(xiàn)階段我國所生產(chǎn)出來的半導(dǎo)體設(shè)備中得到了最為廣泛的應(yīng)用，鍺元素是發(fā)現(xiàn)時(shí)間最早的一種半導(dǎo)體材料。在我國電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展初級階段因其本身所具有的活潑，容易和半導(dǎo)體設(shè)備中所需要使用到的介電材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)從而形成GEO，使半導(dǎo)體設(shè)備的性能受到一定程度的影響，致使人們在使用半導(dǎo)體設(shè)備的過程中出現(xiàn)各個(gè)層面相關(guān)問題的幾率是相對來說比較高的，并且鍺這種元素的產(chǎn)量相對于硅元素來說是比較少的，因此在我國電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展初級階段對鍺這種半導(dǎo)體材料的研究力度是相對來說比較小的。但是在上個(gè)世紀(jì)八十年代的時(shí)候，鍺這種半導(dǎo)體材料在紅外光學(xué)領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，并且發(fā)展速度是相對來說比較快的，在此之后，GE這種半導(dǎo)體材料在太陽能電池這個(gè)領(lǐng)域中也得到了較為廣泛的應(yīng)用。

1.2 對現(xiàn)階段我國電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中所使用到大化合物半導(dǎo)體材料進(jìn)行分析

現(xiàn)階段我國電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中所使用到的化合物半導(dǎo)體一般情況下是可以分為第III和第V族化合物（例如在那個(gè)時(shí)期半導(dǎo)體設(shè)備中所經(jīng)常使用到的半導(dǎo)體材料GaAs Gap以及石墨烯等等），第II和第VI族化合物（例如在半導(dǎo)體設(shè)備中所經(jīng)常使用到的硫化鎘以及硫化鋅等等）、經(jīng)過了一定程度的氧化反應(yīng)后的化合物（Mn、Cu等相關(guān)元素經(jīng)過了一定程度的氧化反應(yīng)后形成的化合物）。在上文中所敘述的一些材料一般情況下都是屬于固態(tài)晶體半導(dǎo)體材料所包含的范疇之內(nèi)的，現(xiàn)階段我國電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中研發(fā)出來的有機(jī)半導(dǎo)體與玻璃半導(dǎo)體等非晶體狀態(tài)的材料也逐漸成為了半導(dǎo)體設(shè)備中所經(jīng)常使用到的一種材料。

2 對現(xiàn)階段我國電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中半導(dǎo)體材料使用階段發(fā)生變化的進(jìn)行分析

在現(xiàn)階段我國半導(dǎo)體設(shè)備中所經(jīng)常使用到的半導(dǎo)體材料硅遵循著摩爾定律所提出的要求發(fā)展進(jìn)程不斷的向前推進(jìn)，現(xiàn)階段我國半導(dǎo)體設(shè)備中所使用到的硅的集成度已經(jīng)逐漸接近了極限范圍，現(xiàn)階段我國所研發(fā)出來的晶體管逐步向著10nm甚至7nm的特征尺寸逼近。但是因?yàn)楣璨牧媳旧碓诮麕挾取⒖昭ㄟw移率等各個(gè)方面存在一定程度的問題，難以滿足現(xiàn)階段我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中對半導(dǎo)體材料所提出的要求，在10nm這個(gè)節(jié)點(diǎn)范圍之中，GE/SIGE材料或許是可以代替硅材料成為半導(dǎo)體設(shè)備所需要使用到的主要材料的。在2015年的時(shí)候，IBM實(shí)驗(yàn)室在和桑心以及紐約州立大學(xué)納米理工學(xué)院進(jìn)行一定程度的相互合作之后推出了實(shí)際范圍內(nèi)首個(gè)7nm原型芯片，這一款芯片中所使用到的材料都是被人們稱作黑科技的“鍺硅”材料，取代了原本高純度硅元素在半導(dǎo)體材料中所占據(jù)的主導(dǎo)地位。

3 對現(xiàn)階段新興半導(dǎo)體材料的發(fā)展趨勢進(jìn)行分析

因?yàn)樵诮?jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的背景之下，人們對半導(dǎo)體設(shè)備的性能所提出的要求也在不斷的提升，人們對半導(dǎo)體設(shè)備中所需要使用到的半導(dǎo)體材料在集成度、能耗水平以及成本等各個(gè)方面提出的要求到達(dá)了新的高度?，F(xiàn)階段，第三代半導(dǎo)體材料已經(jīng)之間的成為了半導(dǎo)體設(shè)備中使用到的主要材料之一，作為在第三代半導(dǎo)體材料中典型性相對來說比較強(qiáng)的材料：GaN、SIC以及zno等各種類型的材料在現(xiàn)階段發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的速度都是相對來說比較快的。

4 對現(xiàn)階段碳化硅這種材料的發(fā)展和在各個(gè)領(lǐng)域中得到的應(yīng)用進(jìn)行分析

碳化硅是一種典型性相對來說比較高的在碳基化合物所包含的范圍之內(nèi)的半導(dǎo)體材料，其本身所具有的導(dǎo)熱性能相對于其它類型的半導(dǎo)體材料來說穩(wěn)定性是相對來說比較強(qiáng)的，所以在某些對散熱性要求相對來說比較高的領(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的應(yīng)用，在此之外，碳化硅這種半導(dǎo)體材料在軍工行業(yè)中所得到的應(yīng)用也是相對來說比較深入的，在某些國防建設(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)量是相對來說比較少的，現(xiàn)階段我國碳化硅行業(yè)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的速度是相對來說比較緩慢的，但是現(xiàn)階段我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向前推進(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，所以我國政府有關(guān)部門對碳化硅這一種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料越發(fā)的重視了，隨著半導(dǎo)體行業(yè)整體發(fā)展進(jìn)程不斷的向前推進(jìn)，在不久的將來我國碳化硅行業(yè)的的發(fā)展一定會取得相對來說比較顯著的成果的。

5 對現(xiàn)階段我國所研發(fā)出來的創(chuàng)新型半導(dǎo)體材料氧化鋅的發(fā)展趨勢進(jìn)行分析

作為一種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料，氧化鋅在光學(xué)材料以及傳感器等各個(gè)領(lǐng)域中得到了較為廣泛的應(yīng)用，因?yàn)檫@種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料具有反應(yīng)速度相對來說比較快、集成度相對來說比較高以及靈敏程度相對來說比較高等一系列的特點(diǎn)，和當(dāng)前我國傳感器行業(yè)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中所遵循的微型化宗旨相適應(yīng)，因?yàn)檠趸\這種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料的原材料豐富程度是相對來說比較高的、環(huán)保性相對來說比較強(qiáng)、價(jià)格相對來說比較低，所以氧化鋅這種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料在未來的發(fā)展前景是相對來說比較廣闊的。

6 結(jié)束語

現(xiàn)階段我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的速度是相對來說比較穩(wěn)定的，并且當(dāng)今我國所處的時(shí)代是一個(gè)知識經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，人們對半導(dǎo)體設(shè)備中所需要使用到的半導(dǎo)體材料提出了更高的要求，針對半導(dǎo)體設(shè)備中所需要使用到的半導(dǎo)體材料展開的相關(guān)研究工作的力度也得到了一定程度的提升，摩爾定律在現(xiàn)階段電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中仍然是適用的，隨著人們針對半導(dǎo)體材料展開的研究相關(guān)工作得到了一定的成果，使用創(chuàng)新型半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體設(shè)備的性能得到了大幅度的提升，相信在不久的將來，半導(dǎo)體材料市場的變化是相對來說比較大的。

參考文獻(xiàn)

[1]王欣.電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢[J].通訊世界，2016，08：237.

[2]王占國.半導(dǎo)體材料發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].世界科技研究與發(fā)展，

1998，05：51-56.

[3]楊吉輝.光伏半導(dǎo)體材料和Cu基存儲材料的第一性原理研究[D].復(fù)旦大學(xué)，2013.

[4]張紹輝，張金梅.主要半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].科技致富向?qū)В?013，12：72.

[5]蔣榮華，肖順珍.半導(dǎo)體硅材料的進(jìn)展與發(fā)展趨勢[J].四川有色金屬，2000，03：1-7.

[6]王占國.半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢（摘要）[J].新材料產(chǎn)業(yè)，

2000，05：37-40.

[7]王占國.半導(dǎo)體材料的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].人工晶體學(xué)報(bào)，1997，Z1：104.