简论电子科学技术中的半导体材料发展趋势

文/钱晨，湖南省长沙市南雅中学

引言

从半导体的发展历程来看，先后经历了硅到砷化镓、磷化锢再到碳化硅、氮化镓的转变。在电子科学技术中的应用越来越趋向于高度集成，并呈现出尺寸小禁带宽增大的现象。我国的社会生产中半导体材料在集成电路、计算机、信通行业都发挥着十分重要的作用。针对半导体材料的发展趋势分析，不仅促进了电子科学技术的发展，也推动了其它相关行业的进步。可见，对半导体材料的应用现状和发展趋势进行探讨具有很高的实用价值和研究意义。

1　半导体材料的应用现状

1.1　光子晶体

光子晶体是上世纪90年代提出的一项人工微结构，这种材料本身具有光子带隙，因为能选择性的使某一个范围内的波通过而阻止其它波长的光。从这种结构特性不难发现，光子晶体有着天然的禁带特性，已经投产使用立马就收到了市场的认可和青睐。尤其在部分微电子行业中，光子晶体更是被寄予厚望。出于对电子产品芯片质量的安全工艺的考虑，人们越来越重视集成技术的运用来实现对工艺和技术的革新。因此在现阶段，对于光子晶体在实际中的应用还需要不断的提高技术水平。

1.2　砷化镓单晶材料

砷化镓是III-V族化合物的中的一种半导体材料，与传统的硅材料相比具有更强的耐高温、抗辐射能力，因此在第二代半导体材料中具有很强的代表性。经过多年来的发展，砷化镓虽然没能完全取代硅与锗，但是砷化镓采用高质量半绝缘的单晶体进行离子注入可以生产出上乘的集成电路。而且这种材料属于III-V族化合物，具有直接跃迁的能带结构，对于光电应用有着得天独厚的优势。而随着电子科学技术的不断发展，砷化镓在集成电路上的发挥着越来越重要的作用。

1.3　半导体硅材料

半导体硅材料在电子科学技术中的应用最早，也是使用较为普遍的一种材料。它包括了硅多晶、硅片、非晶硅薄膜等，均可以直接在半导体元件做材料。在制造半导体材料的过程中通常使用的是硅单晶，可以将硅多晶进行直拉或者区熔获得。在集成电路和晶体管的制造中，直拉硅以其明确的规格和复杂的工艺，成为单独一类的电路用硅单晶。而区熔硅则被使用在电力电子元件的生产上。经过多年的发展，对于硅单晶的纯度、物理性质、结构完整性和成本控制已经形成了相对成熟的理论体系。

2　半导体材料在电子科学技术中的发展趋势

2.1　超晶管和一维微结构的应用

近些年，随着电子科学技术的进一步深入，许多新材料和新技术被引入到集成电路的生产和制造上。而对于电子科学技术而言，材料和技术正是行业水平提高的关键。在过去很长一段时间里，我国的电子科技行业只是一味的引进欧美的先进提炼工艺，忽略了对技术的学习和研发。结合我国现在的发展情况，应该加大对超晶管和一维微结构的开发，我们目前对这方面的研究还有所缺失，但是超晶管与一维微结构在未来将会有巨大的发展，相关的行业应该认识到其中的利害关系。一维微结构在纳米晶体技术当中的应用就说明了，在未来很长一段时间里这将是我们研究的重点内容。

2.2　碳化硅材料的应用

碳化硅材料在导热性能方面具有较强的稳定性，这是它优于其它材料的特征。在部分有着较高散热性需求的电子科技领域，就很依赖于这种材料。比如说太阳能、卫星通信、发电传输等，而这些行业又都是十分重要且发展势头迅猛的行业，因此，对于碳化硅的研究和应用应该予以足够的重视。而且碳化硅作为一种半导体材料在我国的军工领域也有着举足轻重的作用。然而这些上述的行业在我国目前的发展还处于较为初级的阶段，并没有十分普及。随着经济模式的转型，对于环保的呼声越来越高，而且相关的高端电子科技产业也得到了发展的机遇，笔者认为，在将来很长一段时间里碳化硅都将作为一种主要的半导体材料在电子科学技术中被广泛应用。

3　结语

综上所述，通过对电子科学技术发展中常用半导体材料进行分析，主要从超晶管、一维微结构材料、碳化硅材料，新型硅材料等方面着手，谈了谈半导体材料的应用和未来发展趋势。希望国内应用当前的研究成果，积极引入新技术，并在应用、研究方面不断创新，从而提升国内半导体材料研发水平及质量，这对推动国内经济可持续发展、社会进步等方面具有重要参考意义。

【参考文献】

[1]付婧.浅谈电子科学技术中的半导体材料发展趋势[J].数码世界，2017（03）：111.

[2]谭永麟.对电子科学技术中的半导体材料发展趋势浅析[J].2017（22）：380.