半導(dǎo)體材料在電子科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用

馬琳

摘要：伴隨著我國信息技術(shù)的飛速發(fā)展與電子科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各大行業(yè)利用電子科學(xué)技術(shù)的頻次也在不斷增加。其中應(yīng)用半導(dǎo)體對電子科學(xué)技術(shù)起到至關(guān)重要的作用。從最初的半導(dǎo)體材料鍺元素、硅元素等到現(xiàn)階段使用的第三代半導(dǎo)體材料氧化鋅、氧化硅等，能呈現(xiàn)出當(dāng)前國內(nèi)電子科學(xué)技術(shù)研發(fā)的半導(dǎo)體材料往禁帶寬度更寬、集成度更高及低尺寸等方向迅速發(fā)展。其中半導(dǎo)體材料應(yīng)用于通訊、納米制造以及電子等行業(yè)給人們在生活生產(chǎn)中帶來了很大的便利。

關(guān)鍵詞：電子科學(xué)技術(shù);半導(dǎo)體材料;發(fā)展;趨勢

引言

半導(dǎo)體材料對我國社會發(fā)展建設(shè)領(lǐng)域起到至關(guān)重要的作用，伴隨著第三代半導(dǎo)體的出現(xiàn)與不斷發(fā)展應(yīng)用，大幅度提升了其整體性能，電子科學(xué)技術(shù)行業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)對半導(dǎo)體材料的性能及種類提出更為嚴(yán)格的要求。現(xiàn)階段，科研工作人員以把半導(dǎo)體材料應(yīng)用于電子科學(xué)技術(shù)當(dāng)做關(guān)鍵研究課題，主要目的在于有效提升半導(dǎo)體器件的實(shí)用性與穩(wěn)定性，讓其在相關(guān)行業(yè)中擁有較好地發(fā)展。

1半導(dǎo)體材料在電子科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用

硅元素、鍺元素是第一代的半導(dǎo)體，其對人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)起到至關(guān)重要的作用，硅元素和鍺元素是第一代導(dǎo)體的關(guān)鍵材料，由于硅元素的儲備量極大的特征，硅元素也是我國當(dāng)前生產(chǎn)半導(dǎo)體所需的關(guān)鍵材料，鍺是人類在研究半導(dǎo)體材料進(jìn)程中最早發(fā)掘的元素，其在半導(dǎo)體設(shè)備運(yùn)用過程中獲得廣泛應(yīng)用。在國內(nèi)研發(fā)電子科學(xué)技術(shù)的最初時期，由于鍺元素具備靈活性的特征，因此極容易和半導(dǎo)體設(shè)備材料中用到的介電材料產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，繼而產(chǎn)生GEO，這種物質(zhì)的出現(xiàn)很大程度上對半導(dǎo)體設(shè)備的應(yīng)用性能帶來相應(yīng)的影響，還會直接造成人類在應(yīng)用半導(dǎo)體過程中出現(xiàn)諸多問題，因此半導(dǎo)體設(shè)備在使用過程中出現(xiàn)異常的概率則會不斷增加，且鍺元素的產(chǎn)量低于硅元素的產(chǎn)量，為此在國內(nèi)電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展的剛起步時期對鍺元素在半導(dǎo)體材料中的研究和應(yīng)用力度相對于硅元素來說就比較少。不過在20世紀(jì)的時候，鍺元素廣泛運(yùn)用于紅外光線行業(yè)中，后來鍺元素被對此應(yīng)用的幾率也在不斷增加，最為明顯的案例就是太陽能這一類新型能源的研發(fā)項目中運(yùn)用到鍺被氧化還原后的材料。

2半導(dǎo)體材料在電子科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用趨勢

2.1氧化鋅的應(yīng)用趨勢

現(xiàn)階段，氧化鋅具有處理時間較短、運(yùn)作功率低及成度高等特點(diǎn)，為此氧化鋅在傳感器器件制造以及光電行業(yè)等方面有較為廣泛的運(yùn)用。氧化鋅的制作過程中，具有原材料較容易獲得、制作成本投資較低、自然生態(tài)環(huán)境污染較小、較為便捷及應(yīng)用效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，使得氧化鋅應(yīng)用于半導(dǎo)體器件制造行業(yè)中具有較好的發(fā)展前景，值得大力宣傳及推廣應(yīng)用。

2.2氮化鎵的應(yīng)用趨勢

當(dāng)前氮化鎵的熱量產(chǎn)生總量相對而言較低，且擊穿電場的效果較佳，是現(xiàn)階段應(yīng)用于電子科學(xué)技術(shù)中較為常見的一種半導(dǎo)體材料。首先，由于氮化鎵的熱量產(chǎn)生率較低并散熱效果顯著，且其帶隙較寬，可廣泛運(yùn)用于新型電子器件的制造中，比如：異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管、金屬場效應(yīng)晶體管等半導(dǎo)體器件中。其次，由于氮化鎵自身的帶隙比較寬，涵蓋了較寬的光譜色相范疇，為此其能夠廣泛運(yùn)用于電子光電技術(shù)器件的制造生產(chǎn)，比如：藍(lán)光LED燈系統(tǒng)。其在電子計算機(jī)的光盤讀取技術(shù)、激光打印技術(shù)等多方面均有著較多的應(yīng)用。各大電器器件制造商均逐步把氮化硅應(yīng)用于電子科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)和設(shè)計工作中。以此同時，氮化硅半導(dǎo)體材料也廣泛運(yùn)用于軍工行業(yè)中的電子技術(shù)，比如：導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)的制造與設(shè)計工作中。

2.3碳化硅的應(yīng)用趨勢

現(xiàn)階段較為常用的一種半導(dǎo)體材料就是碳化硅，其自身的性能較為穩(wěn)定，還可完成規(guī)模化供應(yīng)。碳化硅主要通過人工合成的方式產(chǎn)生，其化學(xué)性能較為穩(wěn)定安全，具備較強(qiáng)的耐高溫與導(dǎo)熱性能等特征，可廣泛運(yùn)用于半導(dǎo)體器件制造生產(chǎn)中。碳化硅半導(dǎo)體材料可以在半導(dǎo)體器件的制造中起到至關(guān)重要的作用，未來碳化硅有可能成為第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料的制作生產(chǎn)中。同時，碳化硅還可以廣泛運(yùn)用于太陽能光伏發(fā)電、壓電晶體制造生產(chǎn)與其配套加工材料、航空航天等產(chǎn)業(yè)，比如：太陽能電池、電力系統(tǒng)運(yùn)輸與保護(hù)，還可廣泛應(yīng)用于軍工領(lǐng)域中，比如：噴氣式飛機(jī)的剎車片、機(jī)身材料等多方面。碳化硅的制造生產(chǎn)和應(yīng)用具有相應(yīng)的環(huán)保性，符合我國建設(shè)節(jié)約型社會的發(fā)展目標(biāo)。

2.4砷化鎵的應(yīng)用趨勢

砷化鎵是現(xiàn)階段運(yùn)用較為廣泛的半導(dǎo)體材料，其屬于先進(jìn)的新型半導(dǎo)體材料，其對半導(dǎo)體材料中起到至關(guān)重要的作用。由于砷化鎵受到自身特點(diǎn)的影響，與其他半導(dǎo)體元素材料相比較來說，其可以較好地適應(yīng)功率高的運(yùn)用環(huán)境，比如：雷達(dá)系統(tǒng)、手機(jī)的電路系統(tǒng)、遙感控制系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)集成電路領(lǐng)域以及照明系統(tǒng)中。通過多年的進(jìn)步與發(fā)展，砷化鎵主要應(yīng)用于光電材料及電子等方向，其還廣泛應(yīng)用于軍事行業(yè)制造中，比如：電子激光制導(dǎo)導(dǎo)彈的制造中。

3結(jié)束語

總的來說，隨著半導(dǎo)體材料的不斷發(fā)展與改進(jìn)，促進(jìn)了各行各業(yè)的迅速發(fā)展，大幅度提升我國整體科學(xué)技術(shù)發(fā)展水準(zhǔn)。國內(nèi)市場對半導(dǎo)體材料的需求量正逐年遞增，特別是在電子科學(xué)技術(shù)行業(yè)中，對新型高效的半導(dǎo)體器件提出更為嚴(yán)格的要求。若想讓半導(dǎo)體材料性能更加優(yōu)良，品種更加豐富，并可以有效把控成本之處，應(yīng)用前景更為廣泛。相關(guān)工作人員需在現(xiàn)階段半導(dǎo)體材料的背景下不斷創(chuàng)新、升級，這樣方可讓半導(dǎo)體材料品種更加豐富，應(yīng)用更為廣泛，使得半導(dǎo)體材料可以較好地應(yīng)用于電子科學(xué)技術(shù)行業(yè)中。

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