對電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢淺析

譚永麟 / 天津市環(huán)歐半導(dǎo)體材料技術(shù)有限公司

對電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢淺析

譚永麟 / 天津市環(huán)歐半導(dǎo)體材料技術(shù)有限公司

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，同時也滲透到各領(lǐng)域，這對于現(xiàn)代化、新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展也起到較好的推動作用。而半導(dǎo)體材料作為電子科技發(fā)展的重要基石，對電子工業(yè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了較好的發(fā)展方向，對促進其可持續(xù)發(fā)展具有積極作用。為此，本文重點對對電子科學(xué)技術(shù)中半導(dǎo)體材料的發(fā)展趨勢作如下分析。

電子科學(xué)技術(shù)；半導(dǎo)體材料；發(fā)展趨勢

1.引言

當(dāng)前，隨著半導(dǎo)體材料加工越來越精細化，在各個領(lǐng)域的應(yīng)用也更加廣泛，如晶體管、電子管、集成電路等，在計算機、通信領(lǐng)域中均得到廣泛應(yīng)用?；趪鴥?nèi)經(jīng)濟飛速發(fā)展及社會需求的大環(huán)境下，國內(nèi)很多半導(dǎo)體材料也得到了較好的發(fā)展。因此，為了進一步了解半導(dǎo)體材料在國內(nèi)經(jīng)濟發(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)中針對芯片質(zhì)量、芯片水平、芯片運用安全性等方面，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，對此，不斷促進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[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，這是因為子砷化鎵單晶材料具有耐高溫、抗輻射能力非常強等特征，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，對促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、社會進步等方面所起到的作用非常明顯。例如，國內(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

二十世紀九十年代前，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，可較好的促進經(jīng)濟快速發(fā)展及推動社會進步。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。在時代不斷發(fā)展及科技進步的大背景下，具有完整性、多功能的半導(dǎo)體材料已成為一個主要發(fā)展趨勢。例如，一些規(guī)模較大的半導(dǎo)體材料很有可能會得到較大的發(fā)展空間，且在微電子技術(shù)發(fā)展方面，具有集成特點的芯片也會慢慢出現(xiàn)，并在微電子產(chǎn)品中得到較好的應(yīng)用。因此，應(yīng)從以下方面進一步分析半導(dǎo)體材料的具體發(fā)展趨勢。

3.1 超晶管、一維微結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展趨勢

隨著電子產(chǎn)品不斷發(fā)展及集成電路有效應(yīng)用，對半導(dǎo)體材料的要求也變得越來越高，對此，在引入國外很多先進晶體提煉技術(shù)過程中，應(yīng)該對所引入的現(xiàn)代化技術(shù)做進一步吸收、研發(fā)及創(chuàng)新，特別對一些傳統(tǒng)的晶體管生產(chǎn)模式進行不斷創(chuàng)新，以國內(nèi)當(dāng)前的經(jīng)濟發(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，盡管國內(nèi)針對一維微結(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)價值[2]。例如，納米晶體管技術(shù)研發(fā)重點是應(yīng)用一維微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料進行。也就是國內(nèi)需要集中自己的財力、人力、物力資源 全面進行這些新型半導(dǎo)體材料的研發(fā)力度，使其對促進國內(nèi)經(jīng)濟發(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

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)用價值非常高。鑒于此，針對國內(nèi)各種新型技術(shù)來說，需應(yīng)用新技術(shù)進行半導(dǎo)體新型硅材料研發(fā)工作，縮小和發(fā)達國家間的差距。例如，加大對半導(dǎo)體研發(fā)的投入力度，經(jīng)理論聯(lián)系實際方式培養(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

由于碳化硅是自身所具有的導(dǎo)熱性能相對于其它類型半導(dǎo)體材料來說穩(wěn)定性是相對來說比較強的，因此，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)用也是相對來說比較深入的，在某些國防建設(shè)相關(guān)工作進行的過程中都使用到的了大量的碳化硅。因為和碳化硅這種材料相關(guān)的 產(chǎn)業(yè)的數(shù)量是相對來說比較少的，當(dāng)前國內(nèi)碳化硅行業(yè)發(fā)展進程向前推進的速度是相對來說比較緩慢的，但是，該階段國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展進程由前推進的過程中，所重視的向著環(huán)境保護型的方向轉(zhuǎn)變，碳化硅材料能夠滿足這一要求，為此，國內(nèi)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，且隨著半導(dǎo)體行業(yè)整體發(fā)展進程持續(xù)向前推進，在未來國內(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

這對目前國內(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)階段國內(nèi)傳感器行業(yè)持續(xù)發(fā)展進程向前推進期間應(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)勢主要表現(xiàn)為：環(huán)保性非常強、價格較便宜，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

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，所以它在藍光LED 中應(yīng)用優(yōu)勢較顯著，且當(dāng)中LED襯底應(yīng)用市場前景非?？捎^。對于此方面的應(yīng)用，與國外相比較，國內(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)用范圍不斷擴大，在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也漸漸擴大，如新能源產(chǎn)業(yè)、光學(xué)探測、軍工產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域當(dāng)中，對于該方面的研發(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，從而提升國內(nèi)半導(dǎo)體材料研發(fā)水平及質(zhì)量，這對推動國內(nèi)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、社會進步等方面具有重要參考意義。

[1]陳芳,魏志鵬,劉國軍,等.掃描近場光學(xué)顯微技術(shù)在半導(dǎo)體材料表征領(lǐng)域應(yīng)用的研究進展[J].材料導(dǎo)報,2014,28(23):28-33.

[2]陳彩云,徐東.半導(dǎo)體材料的應(yīng)用研究進展[J].山東工業(yè)技術(shù),2016,20(9):219.

[3]胡鳳霞.淺談半導(dǎo)體材料的性能與應(yīng)用前景[J].新教育時代電子雜志（教師版）,2016,15(13):267.

[4]吳菲菲,張亞茹,黃魯成,等.基于專利的氧化鋅寬禁帶半導(dǎo)體材料技術(shù)中外比較[J].情報雜志,2015,25(11):62-68.