半導體材料的性能分析及其應用

黃與琦

摘要：社會經(jīng)濟發(fā)展為各行各業(yè)帶來了更大的挑戰(zhàn)和更好的發(fā)展機遇，對于半導體行業(yè)來說，要求材料的更好運用和對技術的不斷革新，半導體物理也成為材料物理重要的研究方向。針對這種情況，本文主要闡述半導體的具體含義及其分類，根據(jù)不同類型的半導體，對其發(fā)展前景進行進行簡單的設想和展望，希望為我國的半導體行業(yè)發(fā)展盡一份綿薄之力。

關鍵詞：半導體材料;概念及分類;應用;發(fā)展前景

中圖分類號：TN304?文獻標識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）10-0077-02

當今社會發(fā)展的三大推動力是能源、材料和信息。其中以半導體為代表的電子材料的發(fā)現(xiàn)和應用都是時代關注的重點。半導體材料在生產(chǎn)生活中的應用極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。同時促進了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科技、教育、衛(wèi)生以及生物工程、航空航天等各個領域的全面發(fā)展。以保障在未來的科技進步和社會發(fā)展中能夠更好地發(fā)揮半導體材料的作用。

1?半導體的分類

自然界的物質和材料千千萬萬，如果按導電能力劃分，可以將所有的物質分為導體、半導體和絕緣體三種。其中半導體的導電能力介于導體和絕緣體之間，其電阻率在1mΩ/cm～1GΩ/cm之間。半導體可以用來做半導體器件和集成電路的電子材料。依據(jù)半導體材料的化學成分，可以將半導體分為元素半導體、無機化合物半導體、有機化合物半導體和非晶態(tài)半導體[ 1 ]。

半導體材料其實出現(xiàn)在人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€角落，無處不在，比如人們生活中必備的電視機，個人電腦，微波爐，電磁爐等其中都會有半導體的存在并且半導體在這些機器中都扮演著重要的角色。個中原因，是半導體具有特殊的性質決定的，在這個電氣時代，半導體具有導電性的同時卻是屬于導體和絕緣體之間的一種材料，導電能力具有方向性。

2?半導體導電性的影響因素

半導體特殊的導電性質，受很多方面的影響，其中不只包括半導體本身的形態(tài)，還包括外界的溫度的高低，磁場和電場的強弱等。因此，不同的材料具有不同的導電性質，相同材料在不同的外界環(huán)境中也表現(xiàn)出不盡相同的導電特性。常見的一些例子，本征半導體，在日常溫度下，會有很高的電阻，不屬于良好的導體。我們向純度較高的半導體材料中添加雜質，隨著雜質的不斷加入，半導體的導電性受到影響，一般情況下，我們添加的雜質越多，半導體的導電性越差。N型半導體是一種雜質半導體，依靠電子進行導電，而P型半導體則是用空穴進行導電的。半導體材料豐富多樣，我們在半導體材料上有著多種選擇，根據(jù)不同的要求選擇相應的半導體材料。

3?以應用領域為視角的半導體應用

半導體材料的光生伏特效應是太陽能電池運行的基本原理。現(xiàn)階段半導體材料的光伏應用已經(jīng)成為一大熱門，是目前世界上增長最快、發(fā)展最好的清潔能源市場。太陽能電池的主要制作材料是半導體材料，判斷太陽能電池的優(yōu)劣主要的標準是光電轉化率，光電轉化率越高，說明太陽能電池的工作效率越高。根據(jù)應用的半導體材料的不同，太陽能電池分為晶體硅太陽能電池、薄膜電池以及Ⅲ-Ⅴ族化合物電池。薄膜電池相比于晶體硅更能降低生產(chǎn)成本，其中非晶硅（a-Si）電池是最早實現(xiàn)商品化的薄膜電池，目前最好的轉化率為13%。多晶和微晶硅電池的有源區(qū)比較薄，可以保證在材料質量下降的同時維持器件性能不變，其中最高的轉化效率是23.7%。

4?對零維半導體和一維半導體的發(fā)展前景展望

就目前的發(fā)展情況來看，維半導體和一維半導體結構材料的固態(tài)納米量值器發(fā)展尚不成熟，沒有達到健壯和穩(wěn)定的發(fā)展階段，對其深入的研究沒有有效的成果總結，但是例如零維半導體和一維半導體等低維度材料的固態(tài)納米量值器對于半導體材料后續(xù)進一步的發(fā)展有著舉足輕重的關鍵性影響，低維度材料的固態(tài)納米量值器的發(fā)展和成熟會帶來微電子技術和光電子技術的發(fā)展革新，帶來新的發(fā)展篇章。在此需要特別提到，制造水平的高低可以說直接決定了納米結構材料質量的好壞，提高納米結構材料質量的質量需要相當?shù)目蒲兴剑枰喈敵渥愕娜肆Y源投入和資金投入，二者缺一不可，只有同時具備人力和財力才能為發(fā)展提供不竭的動力。目前我國在量子器件研制，量子點材料制備，半導體量子線等方面相較其領先水平都有一定的差距，發(fā)展需要人力和資源的投入，相關部門可以通過政策為其獲取外界的關注度，以此來為其發(fā)展做準備。只有不斷為半導體行業(yè)提供良好的發(fā)展環(huán)境，有足夠的社會關注度，才能不斷促進半導體行業(yè)的發(fā)展，使半導體行業(yè)成為我國經(jīng)濟建設的有力推手，促進我國經(jīng)濟發(fā)展騰飛。

結論：半導體領域是一個廣泛的知識技術領域，本文只能簡單的對半導體材料的分類、性能和應用進行簡單闡述，實際上的半導體類型劃分更加細致，應用更加復雜，同時存在著材料上的優(yōu)勝劣汰，產(chǎn)品上的更新?lián)Q代，將來隨著半導體材料的技術突破，更多優(yōu)質廉價的半導體材料應用到生產(chǎn)生活中，人類社會又將迎來一場技術變革。

參考文獻：

[1]陳彩云，徐東.半導體材料的應用研究進展[J].山東工業(yè)技術，2016（9）：219.

[2]周高還.有機半導體材料性能研究與應用前景[J].電子工業(yè)專用設備，2015，44（11）：25-27，31.

[3]戴英杰.半導體材料在傳感器中的應用[J].吉林工程技術師范學院學報，2017（9）：63-64.