電子科學技術中的半導體材料發展趨勢探討

孟亭亭

【摘 要】伴隨著現代科學技術持續進步發展，新興科學技術被人們生活各個領域中所廣泛應用。半導體類材料，其電子科技的進步發展中有著核心作用，屬于電子科技基礎部分，往往是電子科技發展高度的關鍵因素。現階段，人們對半導體類相關器件有著更高的要求，促使電子科技當中半導體類材料必然會發生較大的變化，擁有著良好的發展前景。鑒于此，本文主要圍繞著電子科學技術當中半導體類材料的發展趨勢開展深入研究，望能夠為相關專家及學者對這一課題的深入研究提供有價值的參考或者依據。

【關鍵詞】電子;科學技術;半導體;材料;發展趨勢;

前言

伴隨著工業化、電子科技等的持續進步發展，對于半導體類材料需求量及要求也逐步提升。對此，深入研究電子科學技術當中半導體類材料的發展趨勢，把握住其發展主流趨勢，提出若干發展策略，有著一定現實意義價值。

1、發展現狀

半導體類材料有著較為廣泛的產業分布，門類較多，以拋光液、靶材、電子氣體、高純的化學試劑、光刻膠、硅及硅基材等為主。以半導體類材料產業鏈的上下游來劃分，該半導體類的材料主要包含著封裝材料、晶圓制造類材料。2016年，全球范圍內封裝材料、晶圓制造類材料在市場上的發展規模各為196億美元、247億美元^[1]。中國屬于半導體類材料最大的消費國，更疏遠全球范圍內半導體類材料的需求國。2016年，半導體類材料全球市場發展規模約為443億美金，中國大陸的市場銷售金額在65億美金左右，超出美國、日本等半導體類材料強國，且僅次于韓國、臺灣等國家，位居全球第三名^[2]。與半導體類設備的配套設施相同，國內半導體類材料面臨自給率嚴重不足、小規模、高端低占比等各方面問題。相比國外一些國家，國內半導體類材料相關企業綜合實力較為薄弱，伴隨國家相關政策支持及國內企業持續研發，加之，產業的投入量持續增長，各種材料均實現突破發展，逐漸被國產所代替，不再依賴于進口。

2、分類

2.1 砷化鎵單晶類材料

砷化鎵，屬于具備較高耐輻射性、高溫性材料，被廣泛應用至光電子的材料及微電子等各個領域當中。在高速運行電子化設備當中，有著較大用處。近些年來，通信技術采用信道頻率持續增加，在實際生產當中使用砷化鎵數量逐步增長。因現階段Ga As單晶類材料研發起步較晚一些，在這一方面還需增加相關的實踐研究，以至于半導體類材料存在較大的生產機會^[3]。

2.2 光子晶體類材料

光子晶體，現階段實現了廣泛性的應用，借助周期性的電構晶體形成類光學性的晶體。光子信息，借助波紋長度調整，半導體的電子相互間可實現間隙性的穿戴，電子管家可實現有效傳遞，光波可實現對內電流傳輸，對半導體科學應用可起到一種輔助性的作用。伴隨現階段電子科技持續進步發展，對于產品芯片方面重視度持續提升，故而，對于電子產品各項標準及要求也處于逐漸提高趨勢。借助光子晶體類材料制作半導體，已逐漸成為半導體類材料主要發展規劃及方案。

2.3 半導體硅類材料

近些年，不斷出現各種半導體新型材料。硅，憑借著自身優異性能、低廉價格、豐富資源等優勢，在半導體類市場當中占據重要位置。在人們的日常生活當中所生產電子產品多數是由硅基礎的材料所制作而成，還有部分集成電路由硅晶體的衍生物或者硅所制作而成。由此，便可了解到硅材料對于半導體類材料發展來說可起著至關重要的作用。20世紀末期，硅材料便已被當成電子科學類技術主要材料進行深入開發及研究，應用至各個領域當中。年需求量處于指出增長狀態。依據現階段全世界硅類材料消耗量來看，硅在今后必然會成為電子通信及計算領域當中重要材料。半導體類材料，其機械方面地位顯著。若無硅材料來對半導體類材料的發展提供支持力量，則半導體類材料將難以實現有效的更新換代及性能提升。半導體的硅來材料形態較多，不同形態硅材料均被應用至半導體類材料生產當中，發揮至關重要的作用。

3、新型的半導體類材料發展趨勢

由于現階段人們針對半導體類器件性能有著更高要及標準，人們對于半導體類材料成本、功耗水平、集成度各個方面均有著全新定義。現階段，第三代的半導體類材料已成為了半導體類材料發展主流，最具代表性的有新型氮化鎵類材料、新型碳化硅類材料、新型氧化鋅半導體類材料，下面以這三種新型的半導體類材料為例，分析半導體類材料今后發展趨勢：

3.1 新型氮化鎵類材料

新型氮化鎵類材料，屬于有著較低發熱效果、較強擊穿效應一種半導體類材料，其被廣泛應用至高溫較大功率的器件與高頻率微波器件等方面。因新型氮化鎵類材料帶隙相對較寬，以至于其在LED藍光方面應用優勢較為顯著，可被當成LED藍光襯底應用，市場發展前景較為樂觀。但是，對比國外部分發達國家，我國新型氮化鎵類材料相關產業起步晚，伴隨新型氮化鎵類材料在各個領域當中廣泛應用，勢必在各方面性能優勢上有望增強，這就還需要我國在光學探測、新能源及軍工產業各個領域當中增加對新型氮化鎵類材料投入及研發。

3.2 新型碳化硅類材料

碳化硅，它屬于碳基的化合物典型半導體類材料，伴隨著其自身的熱導性能持續提升，在材料的穩定性方面占據較大應用優勢，在部分需要較為優異散熱性能要求條件下可實現廣泛性的應用。現階段，衛星通信、發電傳輸、太陽能的電池等各個領域當中，新型碳化硅類材料均實現了廣泛性的應用。同時，新型碳化硅類材料也普遍應用于軍工領域當中。如國防建設當中，新型碳化硅類材料被廣泛應用至偵測、通信各個方面，但產業支撐相對匱乏。國內新型碳化硅類材料相關產業仍然發展緩慢。然而，伴隨國內對環保方面的發展關注的逐漸提升，新型碳化硅類材料最符合這一發展條件，對此，我國會更多注重新型碳化硅類材料相關產業的發展。伴隨著國內半導體類材料相關產業持續發展，新型碳化硅類材料相關產業也必將取得更為顯著的發展成果。

3.3 新型氧化鋅半導體類材料

氧化鋅，其在現階段傳感器、光學材料等各個領域當中占據重要位置。因其有著較高靈敏度、低功率、高集成度、快速等各方面優勢，被廣泛應用至微型化的傳感器相關領域當中。今后，新型氧化鋅半導體類材料，其在半導體類器件方面有著較為廣闊的發展及應用前景。

4、發展對策

4.1 增加開發數量

硅元素，屬于在半導體類材料最易于獲取的一種材料，也占據重要的位置。對此，應適當增加對硅開采量，以開采更多硅礦，持續嘗試著各種硅的開采工藝及技術，持續提升硅開采效率。同時，增加對硅元素提煉方面的實踐研究，注重現代化提煉技術的引入及工藝的改進，以切實地增加硅元素的提煉精度及質量，為半導體類材料今后的可持續性發展提供保障。

4.2 增加對晶體的提取力度

相比部分發達國家，砷化鎵與其化合物晶體的萃取有一點差距存在著。因現階段國內晶體的加工及提取方面技術較為落后，砷化鎵該類型化合物的半導體制作成功幾率相對較低。對此，在實際制造期間，應當積極重視制作水平的提升，以保證萃取的成功率，提升整體制作效果，促進半導體類采集今后在各個領域當中的良好應用及發展。

5、結語

綜上所述，通過以上分析論述之后我們對于電子科學技術當中半導體的材料主要發展趨勢，均能夠有了更加深入地認識及了解。那么，今后為了能夠更好地推動電子科學技術當中半導體類材料的進步發展，便還需相關產業領域增加對這一方面的技術研發及改進優化，持續引起現代化的科學技術，不斷提升半導體類材料質量及技術標準，以開辟半導體類材料全新的發展道路，實現可持續性的發展。

參考文獻：

[1]王欣.電子科學技術中的半導體材料發展趨勢[J].通訊世界，2016，29（08）：243-244.

[2]邢軼斌，康永.電子科學技術中的半導體材料發展趨勢[J].裝備維修技術，2019，28（03）：101-102.

[3]周澤恩.淺談電子科學技術半導體材料發展趨勢[J].中國化工貿易，2017，11（22）：239-240.

（作者單位：天河（保定）環境工程有限公司）