探討電子科學技術中的半導體材料發展趨勢

摘 要：現階段我國經濟發展進程向前推進的速度是相對來說比較穩定的，并且當今我國所處的時代是一個知識經濟的時代，電子科學技術作為一種創新型的技術在我國各個領域中都得到了較為廣泛的應用，它在現階段我國新興技術產業發展進程向前推進的過程中所起到的作用是相對來說比較重要的，半導體材料在電子科學技術發展進程向前推進的過程中所起到的作用是十分重要的，它在我國電子工業產業選擇發展走向的過程中起到了決定性作用。從第一代的半導體材料硅、鍺等具有鮮明代表性的半導體材料一直到現階段電子科學技術發展進程向前推進的過程中所使用到的碳化硅、氧化鋅等第三代的半導體材料，現階段我國電子科學技術行業中所需要使用到的半導體材料發展進程向前推進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展的，作者根據實際工作經驗對現階段我國半導體材料的發展趨勢進行分析，以便于能夠在我國電子科學技術行業發展進程向前推進的過程中起到一定程度的促進性作用。

關鍵詞：電子科學技術；半導體材料；特征尺寸；發展；趨勢

1 對現階段我國電子科學技術發展進程向前推進的過程中所使用到的半導體材料進行分析

1.1 元素類半導體材料在我國電子科學技術發展初級階段得到了較為廣泛的應用

作為出現最早并且得到了最為廣泛的應用的第一代半導體材料，鍺、硅是其中典型性相對來說比較強的元素半導體材料，第一代半導體材料硅因為存儲量相對來說比較大、工藝也相對來說比較成熟，成為了現階段我國所生產出來的半導體設備中得到了最為廣泛的應用，鍺元素是發現時間最早的一種半導體材料。在我國電子科學技術發展初級階段因其本身所具有的活潑，容易和半導體設備中所需要使用到的介電材料發生氧化還原反應從而形成GEO，使半導體設備的性能受到一定程度的影響，致使人們在使用半導體設備的過程中出現各個層面相關問題的幾率是相對來說比較高的，并且鍺這種元素的產量相對于硅元素來說是比較少的，因此在我國電子科學技術發展初級階段對鍺這種半導體材料的研究力度是相對來說比較小的。但是在上個世紀八十年代的時候，鍺這種半導體材料在紅外光學領域得到了較為廣泛的應用，并且發展速度是相對來說比較快的，在此之后，GE這種半導體材料在太陽能電池這個領域中也得到了較為廣泛的應用。

1.2 對現階段我國電子科學技術發展進程向前推進的過程中所使用到大化合物半導體材料進行分析

現階段我國電子科學技術發展進程向前推進的過程中所使用到的化合物半導體一般情況下是可以分為第III和第V族化合物（例如在那個時期半導體設備中所經常使用到的半導體材料GaAs Gap以及石墨烯等等），第II和第VI族化合物（例如在半導體設備中所經常使用到的硫化鎘以及硫化鋅等等）、經過了一定程度的氧化反應后的化合物（Mn、Cu等相關元素經過了一定程度的氧化反應后形成的化合物）。在上文中所敘述的一些材料一般情況下都是屬于固態晶體半導體材料所包含的范疇之內的，現階段我國電子科學技術發展進程向前推進的過程中研發出來的有機半導體與玻璃半導體等非晶體狀態的材料也逐漸成為了半導體設備中所經常使用到的一種材料。

2 對現階段我國電子科學技術發展進程向前推進的過程中半導體材料使用階段發生變化的進行分析

在現階段我國半導體設備中所經常使用到的半導體材料硅遵循著摩爾定律所提出的要求發展進程不斷的向前推進，現階段我國半導體設備中所使用到的硅的集成度已經逐漸接近了極限范圍，現階段我國所研發出來的晶體管逐步向著10nm甚至7nm的特征尺寸逼近。但是因為硅材料本身在禁帶寬度、空穴遷移率等各個方面存在一定程度的問題，難以滿足現階段我國科學技術發展進程向前推進的過程中對半導體材料所提出的要求，在10nm這個節點范圍之中，GE/SIGE材料或許是可以代替硅材料成為半導體設備所需要使用到的主要材料的。在2015年的時候，IBM實驗室在和桑心以及紐約州立大學納米理工學院進行一定程度的相互合作之后推出了實際范圍內首個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體材料中所占據的主導地位。

3 對現階段新興半導體材料的發展趨勢進行分析

因為在經濟發展進程向前推進的背景之下，人們對半導體設備的性能所提出的要求也在不斷的提升，人們對半導體設備中所需要使用到的半導體材料在集成度、能耗水平以及成本等各個方面提出的要求到達了新的高度。現階段，第三代半導體材料已經之間的成為了半導體設備中使用到的主要材料之一，作為在第三代半導體材料中典型性相對來說比較強的材料：GaN、SIC以及zno等各種類型的材料在現階段發展進程向前推進的速度都是相對來說比較快的。

4 對現階段碳化硅這種材料的發展和在各個領域中得到的應用進行分析

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的半導體材料，其本身所具有的導熱性能相對于其它類型的半導體材料來說穩定性是相對來說比較強的，所以在某些對散熱性要求相對來說比較高的領域中得到了較為廣泛的應用，現階段碳化硅這種半導體材料在太陽能電池、發電傳輸以及衛星通信等各個領域中得到了比較深入的應用，在此之外，碳化硅這種半導體材料在軍工行業中所得到的應用也是相對來說比較深入的，在某些國防建設相關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的產業的數量是相對來說比較少的，現階段我國碳化硅行業發展進程向前推進的速度是相對來說比較緩慢的，但是現階段我國經濟發展進程向前推進的過程中所重視的向著環境保護型的方向轉變，碳化硅材料能夠滿足這一要求，所以我國政府有關部門對碳化硅這一種創新型的半導體材料越發的重視了，隨著半導體行業整體發展進程不斷的向前推進，在不久的將來我國碳化硅行業的的發展一定會取得相對來說比較顯著的成果的。

5 對現階段我國所研發出來的創新型半導體材料氧化鋅的發展趨勢進行分析

作為一種創新型的半導體材料，氧化鋅在光學材料以及傳感器等各個領域中得到了較為廣泛的應用，因為這種創新型的半導體材料具有反應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，和當前我國傳感器行業發展進程向前推進的過程中所遵循的微型化宗旨相適應，因為氧化鋅這種創新型的半導體材料的原材料豐富程度是相對來說比較高的、環保性相對來說比較強、價格相對來說比較低，所以氧化鋅這種創新型的半導體材料在未來的發展前景是相對來說比較廣闊的。

6 結束語

現階段我國經濟發展進程向前推進的速度是相對來說比較穩定的，并且當今我國所處的時代是一個知識經濟的時代，人們對半導體設備中所需要使用到的半導體材料提出了更高的要求，針對半導體設備中所需要使用到的半導體材料展開的相關研究工作的力度也得到了一定程度的提升，摩爾定律在現階段電子科學技術發展進程向前推進的過程中仍然是適用的，隨著人們針對半導體材料展開的研究相關工作得到了一定的成果，使用創新型半導體材料的半導體設備的性能得到了大幅度的提升，相信在不久的將來，半導體材料市場的變化是相對來說比較大的。

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