半导体材料的研究文献综述

伍楚雄

摘 要：半导体材料的价值在于其能够与多种介质有所联系，诸如它的光学、电学特征则可充分应用与器件。而且随着社会的不断进步与现代科学技术的快速发展，半导体材料愈来愈多的同现代高科技相互结合，其产品能够更好地为人类服务并且改变人类的生活。文章主要对半导体材料的基本概念进行阐述，同时对半导体材料产业的发展近况进行分析介绍，以此推动半导体材料应用于各项工艺中，更好地造福于全社会。

关键词：半导体；材料；物质；文献综述

中图分类号：O47 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）01-0075-02

Abstract： The value of semiconductor material is that it can be connected with a variety of media， for instance， its optical and electrical characteristics can be fully applied to devices. With the continuous progress of society and the rapid development of modern science and technology， semiconductor materials are more and more combined with the modern high technology， thus its products can better serve human beings and change the lives of human beings. This paper mainly expounds the basic concepts of semiconductor materials and analyzes the recent development of semiconductor materials industry in order to promote the application of semiconductor materials in various processes to better benefit the whole society.

Keywords： semiconductor； material； substance； literature review

1 半导体原材料的研究背景及发展现状

1833年英国的法拉第也就是电子学之父最先发现硫化银的电阻能够根据温度的不同而进行相应的改变，同一般金属有着不同，金属的电阻通常是随着温度的提升而进行增加，然而另外一位科学家巴拉迪却发现硫化银的电阻却有着不同的变化，这也是半导体十分关键的发现。不久之后，1839年法国的贝克莱通过不断的科学研究发现半导体以及电解质接触所形成的核心在于通过不同的光照条件从而能够产生一定的电压，这也就是后来所熟知的光生伏特效应，也是半导体十分重要的第二特征。尽管效果都已经被发现，但是相应的效应命名却是后来才确定的。

德国布劳恩在1874年能够观察到某些硫化物的电导同所加电场的方向有关，也就是说其导电是具有方向性的，在导体的两端施加一个正向电压，其就能够导通；倘若将电压极性进行相反的设置，其就没有办法导电，这就是半导体的整流效应，同时也是半导体所具有的第三种特性；同年，舒斯特又在研究中发现铜与氧化铜的整流效应。

陈良惠学者提出自然界的物质、材料根据导电能力大小能够将其划分为导体、半导体以及绝缘体三大类别。其中半导体的电导率在10-3到10-9欧·厘米范围内。在通常情况下，半导体电导率随着温度的提升而增加，这与金属导体刚好相反。凡是具有上述两种特征的材料都能够将其纳入到半导体材料的范围之内。半导体材料的导电能力是处于导体与绝缘体之间的物质，而且其能够将其作为电子材料，应用范围不断拓宽，而且随着社会进步，与科学技术的发展，将会对半导体材料的应用更加充分。

朱黎辉对于半导体的研究主要从市场需求与产业转移，判断出半导体产业在国内仍然具有一定的增长潜力，而且有着国家政策的支持作为基础，加上计算机、通讯以及消费类等电子产品需求带动半导体产品的需求。而且国际产能的转移，也使得芯片制造的封装测试的产能转移十分明显，国外的许多大企业都选择在国内进行工厂的开设，或者是将生产线交给国内工厂制造，從中可以看出半导体市场仍然具有十分大的发展潜力。

而且我国对于半导体有着许多优惠政策，就是为了能够形成良好的投资环境，能够吸引到更多的资金流进入到半导体产业。同时半导体产业在这些优惠及便利的条件下能够朝着更快、更有利的方向发展。

2 半导体研究中存在的主要问题

2.1 杂质

针对半导体材料，其蕴含的杂质对于电阻率的影响有着十分大的影响。半导体之中因为渗入不同数量的杂质时，杂质原子附近的周期势场极易受到干扰并且极易形成附加的束缚状态，而且在禁带中产生附加的杂质能级。诸如四价元素锗或者硅晶体中掺入五价元素杂质原子时，就会影响整个导体电子的流动性，因此半导体掺入杂质后其电阻率极大的降低。同时加热或者光照产生的热激光或者光激发都会使得自由载流子数增加从而导致电阻率降低，半导体热敏电阻与光敏电阻就是在该原理的基础上制作而成的。对于掺入施主杂质的半导体，导电载流子主要就是导带中的电子的不同所引起的。杂质能级处于禁带上方靠近导带底附近，同时杂质能级上的电子极易激发到导带成为电子载流子。这种提供电子载流子的杂质称其为施主，同样的相应能级则称之为施主能级。施主能级上的电子从而跃迁到导带所需能量比从价带激发到导带所需能量小得多。正是这种杂质的影响给半导体的研究、生产都带来了极大的难题。

2.2 半导体材料的制造

半导体产品的类别是比较多的，主要可以划分为集成电路、分离式组件以及光电半导体三种。集成电路也就是IC，主要就是将一电路设计，涵盖线路以及电子组件等等整体集中在一片硅芯片之上，其就能够具有处理信息的功能，有体积小、处理信息功能强的特性。根据功能能够将IC又划分为内存、逻辑、模拟三种IC以及微型组件。这只是集成电路，还有其他种类有更多的产品，正是如此多的半导体种类给半导体生产种类带来一定的困难，主要就是半导体产品对于生产线要求十分严格，不同的半导体产品可能需要的生产线完全不同，需要企业投入大量的成本设置不同的生产线。

2.3 半导体主要需求解决来源靠进口

目前从我国半导体零件来源构成比例来看，国外半导体零件的进口量占据我国半导体零件所有的69%，可见我国的半导体一大部分都需要靠进口完成，而且当下的生产能力多数都集中在外资与中外合资企业当中，当然其生产、技术与销售从属于其母公司的全球体系。我国半导体的龙头企业有上海华虹与首钢日电等，其中在1998年NEC控制了多数的股权，甚至其中的技术以及销售也都由NEC所控制，自然NEC不会考虑到我国半导体产业的发展，在相关技术的研发与使用上我国自然也就受到限制，同时上海华虹的生产也只能从属于NEC的全球发展体系，因此我国当时的半导体最大投资也由日本的控制，自然对当下我国半导体产业的发展带来影响，不然我国半导体产业的发展程度是现在远远不能比的。可见一旦半导体产业被外资控制将会给我半导体产业带来极大的危害。

2.4 影响我国半导体健全的工业体系

尽管经济全球化后，任何国家的任何产业的生产都需要被卷入到全球化的生产体系当中，某些产业也越来越集中在某个地区或者国家，但是也有某些产业并不能够用国际化来进行代替，尤其是某些关键产业，否则必定会受制于人。半导体产业就是这种产业，其对我国整个工业体系都有不小的影响，尤其是计算机、芯片等行业，只有保证半导体生产工业体系的健全才能够保证半导体影响下其他产业集群的自主研发、生产能力的形成，最终会对整个国家各个产业的发展带来不利影响。

3 半导体产业优化发展的对策

3.1 短期内政府的优化举措

首先应该在国际上多方寻求6英寸的半导体晶圆生产装备，将其相关技术直接转移到国内进行生产，尤其是对于国外已经淘汰的技术要尽快的接手，同时安排科研人员进行研究，在其基础上进行创新，不仅能够降低半导体产业技术的研发成本，同时也能够锻炼磨砺科研人员的研发能力；其次就是政府出面，直接控制下与国外半导体生产厂商进行合作，将其先进技术进行合作引进，同时制定一定的准则，以市场获取技术的核心就是以我为主；引进的半导体技术必须是先进可行的，同时要对其进行持续性的投资，将其技术吃透；最后就是要严厉打击半导体产品走私，落实坚决的关税政策，对于国内半导体生产厂商给予足够的优惠政策。

3.2 法律政策手段支持

根据我国半导体发展的实际情况，直接作用于半导体产业的法律手段主要就是指这种法律的直接作用对象为计算机、通信、半导体等各种新兴的高科技产业。间接作用于半导体产业的法律手段指在十分开放的环境下，通过一种非WTO禁止的非关税贸易保护手段，其主要的目标就是为国内半导体产业的成长提供保护。

我国对于半导体产业要从其相关产业着手，主要就是电子产业、计算机行业以及各种信息技术为基础的产业作为战略性产业，一定要重点发展相关产业。同时要积极将半导体产业的市场进行控制，要给我国的半导体厂商留下一定的发展成长空间。通过战术与战略的形式从法律政策角度为半导体产业营造出最好的外部环境。

3.3 金融支持

半导体产业的发展形式同传统的工业不同，一方面其在R&D;与制造工艺方面，需要庞大的高技术人才资源；还有另外一方面，其所需要的资金近乎天文数字。加上技术与工艺的发展速度是十分迅速的，但是这种设备竞争优势将会消失，只能够通过不断的长期高密度的资金投入。因此这就需要将半导体产业与金融进行挂钩，通过金融融通的功能為半导体产业提供更多的资金。主要的形式就是半导体产业基金，通过这种产业基金能够为半导体产业各端的企业提供足够的资金，保证对半导体研发资金的持续投入。

3.4 半导体产业人才的培养

首先就是技术人才的培养，要将国内半导体科研人才派往国外先进半导体生产技术企业进行学习，从而才能够为我国带来更多先进的半导体研发技术；另外，半导体应用人才，能够将半导体产品与其他产品进行结合，为各种信息技术的提升带来更多可能性。

参考文献：

[1]潘碧玮，余力强，陆丹，等.20kHz窄线宽光纤光栅外腔半导体激光器[J].中国激光，2015，42（05）：49-53.

[2]孟慧成，谭昊，李建民，等.半导体激光器光栅外腔光谱合束技术研究进展[J].激光与光电子学进展，2015，52（02）：39-46.

[3]王立军，宁永强，秦莉，等.大功率半导体激光器研究进展[J].发光学报，2015，36（01）：1-19.

[4]陈建炜，石建稳，王旭，等.半导体/石墨烯复合光催化剂的制备及应用[J].催化学报，2013，34（04）：621-640.