探讨电子科学技术中的半导体材料发展趋势

【摘要】    目前，我国经济发展速度逐渐加快，社会各行各业应用电子设备的数量逐渐增加。在这种情况下，半导体材料的应用价值开始迅速提升。为进一步强化半导体材料的应用可靠性，并完善材料发展体系，应当针对在电子科学技术领域所应用的半导体材料发展趋势进行探索，明确其发展意义与前景，为未来行业建设提供重要参考。

【关键词】    电子科学    半导体材料    应用发展

引言：

当前，半导体属于信息化社会的重要应用材料之一。通过对此类材料进行系统化加工，能够使其在各行各业发挥良好的应用价值。例如，电子管、晶体管属于计算机装置的重要组成部分，其材料质量会直接影响设备运行速度或稳定性。与过去相对比，半导体行业规模已经进入迅速扩张阶段。通过对相关材料的应用发展进行分析，能够明确其未来转变趋势，有利于阐明半导体在电子科学技术中的应用与革新状态，具有强化相关行业经济效益、完善社会信息化体系的重要作用。因此，需要针对电子科学技术中半导体材料的实际发展趋势进行探究，确保其主要特征能够得到明确，为应对未来行业发展与建设挑战打下坚实基础。

一、半导体材料概念简述

半导体材料本质上属于一种特殊应用物质，其导电能力介于导体或绝缘体之间，具有良好的应用价值，在电子设备中可以发挥重要作用。通过应用半导体材料制作相关零部件，能够为大规模集成电路或器件的应用提供重要支持，有利于设备运行速度或稳定性进一步提升。通常情况下，半导体电子材料的电导率具有固定化特征，同时导电性能表现良好。若材料温度不断提升，会使电导率随之增加，进而为实现特殊应用功能提供基础条件。一部分热敏电阻即采用半导体材料的此类特性，实现了根据温度变化而改变的性能表现[1]。同时还可加入部分杂质，使半导体的形成PN结，为制作二极、三极元件提供基础条件。一部分半导体材料可以在光照条件变化的情况下出现电学性能转变，因此能够用于制作光敏电阻，实现特殊功能。此外，还存在一部分半导体材料可以实现温差变化效应，能够用于制作制冷剂等特殊材料。可以认为，半导体材料应用范围较为广泛，其在社会层面具有良好的开发价值。通过分析其常见分类与未来发展趋势，能够进一步明确在电子科学技术层面展现的应用价值，有利于探索行业建设方法，为科技发展与生活质量改善打下坚实基础。

二、电子科学技术常用半导体分类探究

（一）半导体硅

硅材料属于最为常见的一种半导体类型，其在电子科学技术领域应用时间最早，属于成熟应用材料之一。硅元素在地球上的储量极多，能够被以简单方式开发，制造硅片、非晶硅薄膜等。这些应用材料可以直接发挥半导体元件作用，在电子科学技术领域得到深入开发。当前，采用硅单晶作为半导体材料的主要应用方式为直拉或区熔两种方式，直拉硅主要在集成电路与晶体管制造流程中发挥基础价值，其整体规格较大，同时工艺复杂程度高，属于独特的硅单晶半导体应用方式。区熔硅材料则通常被应用在电力设备的元件生产领域，在多年发展与改进后，已经具有良好的稳定性，能够确保电力设备维持正常运行，避免出现严重问题。硅单晶类半导体材料从纯度层面、物理特性层面、结构层面、成本层面处于相对成熟的状态，能够有效平衡基础应用资源与收益，具有良好的开发与推广价值[2]。

（二）光子晶体

在电子科学技术应用过程中，半导体属于常用的材料类型之一。光子晶体属于人工微结构类型材料，其最早出现于二十世纪九十年代，以本身具有光子带隙这一特征而得名。在该材料应用阶段，光子带隙可以使某一范围内的光波得以通过，并阻碍其它波段的光波。通过这种方式，能够实现特殊应用功能，因此该材料具有显著开发价值。从结构角度进行分析，光子晶体具有禁带特性，有利于降低基础成本。因此，光子晶体得到了广泛认可，在微电子行业中得到了深度应用。为进一步提高电子产品的基础质量，相关技术开始向大规模集中化转变。光子晶体在这一转变中具有重要影响意义，因此值得进行深入研究与分析。

（三）砷化镓单晶

砷化镓属于IV族中较为常见的一种应用化合物，其属于典型半导体材料，相对于常规应用材料而言具有良好的处理价值，同时可以耐受较高的温度，并降低辐射对稳定性的影响。砷化镓在半导体材料类型中具有较强的代表性特征，其可以提供高质量的半绝缘类型晶体，通过利用离子注入处理方式，为生产质量优秀的集成化电路提供基础条件，应用价值较为显著。因此，砷化镓在电子科学技术领域得到了广泛应用。此外，砷化镓属于III-V族化合物材料，其具有直接跃迁的能带结構特征，在光电产业或技术开发层面存在优秀的应用效果[3]。随着电子科学技术进一步发展，砷化镓应用规模将会逐渐扩大，在集成电路中得到科学处理，充分发挥其基础价值。

三、电子科学技术半导体材料未来发展趋势研究

（一）氧化锌

在材料类型中，氧化锌属于重要的半导体应用趋势之一。这种材料可以在光学领域、传感器领域发挥重要作用，其制作的元件基础响应速度快，同时集成度相对于其它材料更高、消耗的功率更低，具有显著的灵敏度优势。通过将其应用在微型传感器中，能够有效降低基础成本投入，并提高其灵敏程度，使信息数据准确性得到提升。同时，氧化锌的获取难度较低，对于自然生态环境的污染性小，具有良好的绿色特性。在未来电子科学技术领域环保需求逐渐增长的状态下，氧化锌必然会得到行业重视，并给予开发与推广，为改进未来应用元件提供良好的材料选择。因此，需要重视氧化锌在电子科学技术领域的应用价值，明确未来半导体行业技术开发方向，确保其作为新型应用材料能够得到科学应用，进一步强化基础特性，实现理想的推广与发展目标。

（二）新型硅化合物

在半导体材料中，硅属于应用较为广泛同时产业技术成熟度较高的一种类型。未来电子科学技术领域对于材料的要求将会愈发严格。在这种情况下，针对新型硅材料的研究也将提上日程。新型硅材料中，碳化硅属于较为重要的发展趋势之一。碳化硅基础导热性能表现优秀，相对于其它半导体材料稳定性极高，因此在特殊领域能够得到广泛应用，如散热要求较高的军工、航天等行业。同时，碳化硅作为半导体应用材料，可以被制作为太阳能电池，并在发电与传输流程中发挥重要作用，有利于降低基础成本，并提高输电效率等经济因素[4]。在军工行业内，碳化硅可以在部分国防建设项目中得到深入应用，其基础稳定性良好，同时成本较低，因此性价比在半导体材料中处于名列前茅的状态。由于碳化硅材料应用范围在当前仍然较为稀少，因此相关生产行业建设与规模扩张速度较为缓慢。在这种情况下，由于市场需求增加、供应较为缺乏，因此未来电子科学技术领域对于材料的应用范围将会进一步拓展，产业建设速度会逐步提升，使碳化硅成为新型半导体材料中的重要组成部分。未来我国将会加强碳化硅材料的研发力度，并提高相关投入，使行业人才储备能够得到有效丰富。在电子科学技术领域，相关产业的受重视程度也会不断提升，同时行业对于材料的需求会快速增长。在这种情况下，应当重视发展措施的应用，确保碳化硅材料的成本能够得到有效削减，并强化其在电子科学技术领域的功能价值，使此类材料的应用技术能够进一步推广，为未来行业建设与发展提供重要助力。

（三）镓化合物

在电子科学技术领域，半导体材料具有显著应用价值。当前较为成熟的半导体材料类型已经在上文简述，镓化合物应用价值在整体层面已经开始逐渐展现。通过对未来发展趋势进行研究，能够明确半导体材料的实际改进方向，有利于及时掌握市场与行业转变特性，进一步提高经济效益，为电子科学技术领域的发展打下坚实基础。在半导体材料发展趋势中，镓化合物在提炼角度与应用方面仍然处于有待改进的状态，其在电子科学技术领域的应用效果与国外存在显著差距。在此类化合物材料中，氮化镓属于未来重要应用发展趋势之一。这一材料的热效应极低，同时击穿效应表现良好，在半导体领域具有显著应用优势[5]。在实际应用阶段，氮化镓可以在高温环境维持良好的稳定性，在大功率元件制作方面具有优秀表现，同时也可以用于制作微波装置，实用性较高。同时，氮化镓的带隙物理宽度较大，因此可以在蓝光LED装置中进行应用，未来市场前景可观。我国氮化镓材料产业起步较晚，因此相对于国外仍然存在成本控制与成品性能差距。但是随着氮化镓材料应用范围不断扩张，其在其他领域的价值也开始凸显，包括新能源、光学、军工等。未来镓化合物的发展将会得到社会广泛重视，在半导体行业中地位将迅速提升，值得进行深入研究与推广。

（四）超晶管与一维微结构

在电子科学技术发展过程中，对半导体材料的创新需求处于不断增加的状态。为进一步满足相关技术应用需要，并强化半导体材料的实用特性，超晶管与一维微结构材料应运而生。这两种材料的实际性能表现较为优秀，同时可以在电子科学技术领域发挥重要作用。例如，纳米晶体管属于两种技术形式的综合体现，其能够在电子科学技术应用或相关设备中发挥关键功能，因此得到了广泛重视。在未来发展趋势中，针对超晶管与一维微结构材料的探究工作将会不断开展，相关产业的投入也会迅速增加。为避免在国际竞争层面陷入劣势，半导体产业需要集中资源种类，包括财政、人力、物力等，确保这两种半导体材料能够得到充分的技术开发，进一步提高整体应用价值，为满足相关行业需求与经济发展打下坚实基础。

四、结束语

综上所述，当前电子科学技术发展速度逐漸加快，对于半导体材料的应用需求也大幅增加。通过分析相关材料未来发展趋势，能够明确其基础应用价值，有利于判断未来市场需求，为提高经济效益提供理想条件。

作者单位：姜舶洋    吉林工商学院工学院

参  考  文  献

[1]缑伟.电子科学技术中的半导体材料发展趋势[J].计算机产品与流通， 2019，000（002）：78-79.

[2]钟佳媛.浅析电子科学技术中的半导体材料发展趋势[J].数码世界， 2019，000（005）：13.

[3]李萌.探讨电子科学技术中半导体材料发展[J].魅力中国， 2018，000（024）：225-227.

[4]苏松林、潘国兴、肖旭华、张发培.半导体聚合物/石墨烯共混薄膜的强磁诱导生长及其电荷传输研究[J].功能材料，2020，444（09）：30-36.

[5]周和根，金华，郭辉瑞，等.黄铜矿型铜基硫属半导体材料的电子结构和光学性质[J].高等学校化学学报，2019，40（3）：122-123.