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

梁靜

摘 要：現(xiàn)在我國(guó)科技的發(fā)展速度已經(jīng)開(kāi)始變得越來(lái)越快了，在很多領(lǐng)域電子科學(xué)技術(shù)都發(fā)揮了非常重要的作用。作為一種科技含量非常高的技術(shù)電子科學(xué)技術(shù)對(duì)我國(guó)新興行業(yè)的發(fā)展造成了非常大的影響，電子科學(xué)技術(shù)在一定程度上決定了我國(guó)電子工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。本文就電子科學(xué)技術(shù)中半導(dǎo)體材料的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，希望能夠讓我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)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(shì)

現(xiàn)在我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)已經(jīng)逐漸的從第一代的從第一代的鍺、硅等開(kāi)始向著氧化鋅、碳化硅等三代半導(dǎo)體材料發(fā)展了，從我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)中所使用的半導(dǎo)體材料的發(fā)展來(lái)看，我國(guó)半導(dǎo)體材料都是朝著禁帶寬度更寬、低尺寸、高集成度的方向發(fā)展的。電子科學(xué)技術(shù)對(duì)我國(guó)新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展也起到了非常重要的推動(dòng)作用，也可以說(shuō)半導(dǎo)體材料是我國(guó)科技發(fā)展過(guò)程中非常重要的組成部分，因此我們必須要不斷加大對(duì)半導(dǎo)體材料研究重視度，只有這樣我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度才能夠變得越來(lái)越快。

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

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

半導(dǎo)體材料在發(fā)展過(guò)程中應(yīng)用最廣泛的就是硅、鍺，作為第一代半導(dǎo)體材料兩者的存儲(chǔ)量是非常大的，并且施工工藝也非常成熟，在這兩種半導(dǎo)體材料中鍺是最早被發(fā)現(xiàn)的半導(dǎo)體材料，但是這種材料也有著非常大的弊端，那就是在使用的過(guò)程中非常容易和介電材料發(fā)生反應(yīng)，一旦出現(xiàn)這種現(xiàn)象就會(huì)對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備造成非常大的影響，對(duì)人們的正常使用會(huì)造成非常大的影響。我國(guó)鍺的產(chǎn)量也非常少，正是因?yàn)樯鲜龅倪@兩種原因，現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)將研究和開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到其他材料上面了，現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)將研究的重點(diǎn)都放在GE這種材料上了，并且已經(jīng)在太陽(yáng)能電池中取得了非常好的成果。

1.2 對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)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(guó)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)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(guò)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(guò)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(guó)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中研發(fā)出來(lái)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(duì)現(xiàn)階段我國(guó)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)程中半導(dǎo)體材料使用階段發(fā)生變化的進(jìn)行分析

現(xiàn)在我們所使用的半導(dǎo)體材料一般都是硅，現(xiàn)在我國(guó)半導(dǎo)體材料硅的集成度已經(jīng)變得越來(lái)越高了，并且已經(jīng)逐漸出現(xiàn)接近極限分為的現(xiàn)象，我國(guó)的晶體管也開(kāi)始逐漸向著7nm的方向發(fā)展了，但是硅材料在進(jìn)行使用的過(guò)程中也有存在著很多弊端，在空穴遷移、禁帶寬度等方面都存在著非常多的問(wèn)題，正是因?yàn)檫@些問(wèn)題現(xiàn)在我國(guó)正在尋找替代硅，并且能夠更好的滿(mǎn)足人們對(duì)半導(dǎo)體材料需求的材料，現(xiàn)在SIGE材料、GE材料已經(jīng)成為替代材料了，具體的詳細(xì)情況還需要我們對(duì)這兩種材料進(jìn)行研究。

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(chēng)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(duì)現(xiàn)階段新興半導(dǎo)體材料的發(fā)展趨勢(shì)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(duì)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(duì)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。現(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(duì)來(lái)說(shuō)比較強(qiáng)的材料：GaN、SIC以及zno等各種類(lèi)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(duì)來(lái)說(shuō)比較快的。

4 對(duì)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

碳化硅作為一種碳基化合物，其本身是一種導(dǎo)熱性能非常強(qiáng)的半導(dǎo)體材料，在很多對(duì)散熱性要求非常高的行業(yè)中發(fā)揮的作用是非常高的。碳化硅的穩(wěn)定性是非常強(qiáng)的，其在發(fā)電傳輸、太陽(yáng)能電池、衛(wèi)星通訊等領(lǐng)域中發(fā)揮的作用是非常重要的，在很多軍工行業(yè)碳化硅這種半導(dǎo)體材料都得到了非常廣泛的應(yīng)用，很多國(guó)家為了提高自己的國(guó)防實(shí)力就會(huì)大量的應(yīng)用碳化硅。

正是由于碳化硅的這種特性，在我國(guó)發(fā)展過(guò)程中將碳化硅應(yīng)用到生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)業(yè)是非常少的，現(xiàn)在我國(guó)碳化硅相關(guān)行業(yè)的發(fā)展速度并不是非常快，現(xiàn)在我國(guó)碳化硅行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中，已經(jīng)逐漸開(kāi)始更加注意環(huán)保這一特性了。我國(guó)在發(fā)展的過(guò)程中對(duì)碳化硅這種半導(dǎo)體材料的重視度已經(jīng)開(kāi)始變得越來(lái)越高了，這種現(xiàn)象在一定程度上進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)碳化硅相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5 對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)所研發(fā)出來(lái)的創(chuàng)新型半導(dǎo)體材料氧化鋅的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析

電子科學(xué)技術(shù)的研究，已經(jīng)滲透到了我們生活中的各個(gè)領(lǐng)域，引領(lǐng)著當(dāng)前社會(huì)新型技術(shù)的發(fā)展和時(shí)代發(fā)展的步伐，作為電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展的根基，半導(dǎo)體材料的發(fā)展，也決定著我國(guó)當(dāng)前電子工業(yè)發(fā)展的主要方向和主要發(fā)展的趨勢(shì)。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(duì)來(lái)說(shuō)比較快、集成度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高以及靈敏程度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高等一系列的特點(diǎn)，和當(dāng)前我國(guó)傳感器行業(yè)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過(guò)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(duì)來(lái)說(shuō)比較高的、環(huán)保性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較強(qiáng)、價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低，所以氧化鋅這種創(chuàng)新型的半導(dǎo)體材料在未來(lái)的發(fā)展前景是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較廣闊的。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，人們對(duì)電子科學(xué)技術(shù)的要求也已經(jīng)變得越來(lái)越高了，為了能夠更好的滿(mǎn)足人們的需求，我們必須要不斷加大對(duì)半導(dǎo)體材料的研究的投入力度，只有這樣半導(dǎo)體材料的發(fā)展速度才能夠變得越來(lái)越快，在進(jìn)行半導(dǎo)體材料研究的過(guò)程中，我們必須要不斷根據(jù)人們的需求來(lái)對(duì)半導(dǎo)體材料的性能進(jìn)行調(diào)整，只有這樣半導(dǎo)體材料的應(yīng)用范圍才能夠變得越來(lái)越廣，我國(guó)電子工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度才能夠變得越來(lái)越快。

參考文獻(xiàn)

[1]霍翔.探討電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢(shì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（30）：145.

[2]王欣.電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢(shì)[J].通訊世界，2016（8）：237.

[3]譚永麟.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[J].大陸橋視野，2017（22）.

[4]付婧.淺談電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢(shì)[J].數(shù)碼世界，2017（3）：111.