關于電子科學技術半導體材料發展趨勢的相關研究

賈瑞麗

摘 要：隨著現代科學技術的快速發展，目前半導體材料在工業生產與社會生活中的地位也在不斷提升。立足于研究進行現狀，首先介紹了半導體材料的定義與內涵，其次對半導體材料的分類情況進行了簡單解析，最后則結合上述內容對于半導體材料的發展前景以及應用于電子科學技術的條件進行了探討，希望可以有效提升半導體材料的應用范圍，為行業的可持續健康發展創造條件。

關鍵詞：電子科學技術；半導體材料；發展應用趨勢

引言

半導體材料作為一種新型特殊材料，是制作半導體元器件以及電子原件的核心。為了進一步探討半導體材料在電子科學技術中的應用情況，現就半導體材料的定義與特征簡單介紹如下。

1 半導體材料概述

根據自然界的中材料的導電性能來進行劃分，可以歸納為導體、半導體以及絕緣體三個部分。其中，半導體的范圍大概為1mΩ·cm～1GΩ·cm之間，在這個范圍內，材料大多數都表現出一定的線性溫度相關的材料特性，這一點與常規的金屬材料正好相反。從材料的特征上來看，半導體材料在收到外部因素影響時會出現半導體物理性能的變化，這些我們都將其歸納為半導體材料的半導體性質。在半導體的基本化學性能變化過程中，具有其獨特的功能與特征。在進行半導體材料的范圍調整與設置時，基本性質可以包括上述特征就能夠納入到半導體材料的范疇當中，但是不同的材料在成本、冶煉以及耐溫性能工藝可靠性方面存在較大的差異，所以在實際應用時還需要進行合理的調整與篩選，這樣才能夠有效提升材料的應用效果。

2 半導體材料的分類

2.1 晶體材料

光子晶體材料作為一種人工創造的晶體結構類型，其本身具有明確的光子帶隙特征。該技術應用時可以借助于波的范圍調整來滿足不同的環境。從結構特性我們不難發現，光子晶體本身具有禁帶，通過投產使用取得了不錯的市場效果。實際上，晶體材料的出現與發展與社會的發展階段具有密切的關系。目前我國正處于信息技術快速發展與成型的階段，在這個階段晶體材料還具有廣泛的發展潛力與空間，所以要想突出這些優勢，需要借助于晶體材料的設計與優化才能夠真正的滿足。

2.2 單晶材料

單晶材料當中，砷化鎵屬于較為常見的一種類型。相比于普遍的硅晶體材料，其整體性能更穩定，同時兼顧了耐高溫以及耐輻射等特征。在第二代半導體材料的應用過程中也具有不錯的效果。通過多年的技術實現經驗來看，該類型的單晶材料并沒有在本質上完全取代單晶硅的地位，但是其本身具有不錯的離子注入優勢，同時研發的成本也不高，應用過程中材料來源十分廣泛，這些特征決定了單晶材料依然具有廣闊的發展應用前景。單晶材料本身屬于特殊化合物，具有直接躍遷的能帶結構，這樣光電應用的功能也可以得到確保。實際上，隨著技術的不斷發展，單晶材料的優勢也逐漸展現出來，成為技術升級的新核心。

2.3 硅材料

半導體材料在科學技術的應用過程中也屬于較為普遍的材料，更是應用最早的一種材料。相比于傳統材料而言，硅材料包括有非晶硅薄膜、硅片等不同的類型，都能夠直接作為元器件的原始材料。在進行半導體材料的制造過程中，可以借助于多晶硅熔煉的方式來獲取。相比之下，硅單晶的純度、物質性質與成本控制的體系更為完善，所以目前應用穩定性使得其在電子信息領域方面依然是最為合理、可靠的選擇。

3 電子科學技術半導體材料的發展前景

半導體材料在電子科學技術領域具有廣闊的應用空間，主要體現在如下兩個方面。

3.1 SiC材料

碳化硅材料具有很強的熱穩定性，穩定性的優勢使得其能夠在各種不同環境下使用，這也決定了碳化硅的應用優勢與特征。結合現階段的電子科技領域的實際條件來看，碳化硅能夠很好的匹配衛星通信、太陽能等高精尖技術領域，同時本身具有不錯的碳化硅材料適應性，可以滿足各種內容的需求。碳化硅作為特殊的半導體材料，在各大科研院校以及工業生產中都具有廣泛的使用，最為關鍵的就是軍工領域的應用。實際上，上述行業在初級階段還需要一定的轉型周期，所以技術成熟度還不太高，需要繼續加大技術投入，提升材料的使用水平。特別是近些年來國家對于環保的要求越來越高，傳統的電子科技生產過程中不能在出現對環境有污染的內容，這也使得碳化硅這樣相對環保的材料具有廣闊的應用空間，值得繼續深入研究。

3.2 超晶結構

超晶結構也是近些年來電子科學技術發展過程中的新重點。電子科學技術正處于快速發展的階段，這個階段無論是技術工藝成熟度還是原材料的提煉水平都決定了技術的整體高度。結合目前國內的實際條件來看，對于傳統的晶體結構而言，我國的技術成熟度相對較高，但是世界范圍內的競爭力不強，同時發展的空間有限。但是，在超晶結構以及微晶結構方面，與西方發達國家還是存在較大的差距，這也是技術研發的新重點。作為我國的電子科技相關領域，也不能夠過分依賴于進口西方的先進技術，應該做好技術調整與研究，加大科研經費的投入力度，同時關注超晶體結構與微晶結構的特征，認識到利害關系。超晶結構研究成本較高，在電子信息領域也具有廣泛的應用優勢，所以還是需要關注物力資源、人力資源的和諧配置，確保經濟發展能夠達到預期的條件與水平。

4 結語

綜上所述，半導體材料在電子科學技術中具有廣泛的應用，其中主要體現在硅材料、單晶材料以及晶體原材料等方面，通過加強這些方面的研究，可以有效促進技術成熟度，提升半導體材料的應用效率，同時更好的滿足生產實踐工作。本文重點對碳化硅、超晶結構進行了探討，希望可以為半導體材料的發展提供新的思路與借鑒。

參考文獻

[1]緱偉.電子科學技術中的半導體材料發展趨勢[J].計算機產品與流通，2019（02）：78-79.

[2]霍翔.探討電子科學技術中的半導體材料發展趨勢[J].科技創新與應用，2016（30）：145.

[3]王欣.電子科學技術中的半導體材料發展趨勢[J].通訊世界，2016（08）：237.

[4].協同創新平臺：電子技術與材料開發研究所[J].廣州職業教育論壇，2013，12（02）：2.

[5]華慶恒. 半導體材料測量技術的新進展[A]. 中國電子學會生產技術學分會理化分析專業委員會.中國電子學會生產技術學分會理化分析專業委員會第六屆年會論文集[C].中國電子學會生產技術學分會理化分析專業委員會：中國電子學會電子制造與封裝技術分會，1999：1.