半导体材料的性能分析及其应用

高　帆，牟艳男，皮艳梅，张春光

（黑河学院，黑龙江　黑河　164300）

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摘要：能源、材料、和信息是现在社会发展的三大推动力，随着社会经济的发展，各行各业都在一定程度上收到了影响，带来了更大的发展机遇和挑战。其中以半导体为代表的电子材料已成为社会关注的焦点。对于半导体行业来讲，半导体材料的选择尤其重要，所以要对材料的技术进行改革创新。半导体材料是制作功率器件,晶体管,集成电路等的基础材料，半导体能够在工业、农业、科技等方面被广泛应用，极大的提高了我国的科技水平和综合实力，对人们的生产生活都具有积极的意义，与此同时，半导体行业也是物理材料的主要研究方向之一，因此我们更应该对半导体材料和性能有清楚地认识和了解，以保证在未来经济发展中中，充分发挥半导体材料的积极作用。关键词：半导体；功率器件；性能分析

中图分类号：TN304　文献标识码：A　文章编号：2096-6164（2019）16-0041-02

1　半导体材料含义

1.1　广义半导体材料

广义半导体的定义是由半导体器件制造厂商提供的，它主要时以半导体器件制作的流程为基础，对其中的芯片设计、制造、封装与测试的总体概括，芯片设计设计的领域比较多，不仅包含包含电路和版图设计，还包含光罩(掩模版)设计等；芯片制造包含硅片、氧化、光刻、离子注入等；芯片封装，包含晶圆减薄、切割、贴片、键合等；器件测试包含环境测试和成品检验等。

1.2　狭义半导体材料

狭义半导体材料一般指介于金属和绝缘体之间的材料，制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的主要材料都是依靠半导体材料完成的，如果按照这个定义要求的话，半导体材料的范围是非常广泛的，一般可以分为无机半导体材料和有机半导体材料两大类。下图为半导体材料结构图。

2　半导体导电性的影响因素

半导体自身的导电性质，会受到外界温度高低和磁场强弱的影响。N型半导体就是显而易见的半杂质载体，它的导电功能主要是依靠电子来完成的。而P型半导体主要是靠空穴来进行导电的。由此可见，组成半导体的材料各式各样，我人们可以根据实际需要选择不同材料组成的半导体。

3　半导体材料的应用

半导体是导电性能介于导体和平绝缘体之间的产物，因其自身独特的特点，深受人们的喜爱，在我国的生产实践中发挥着不可替代的作用，已经逐渐渗透至我国的各行各业。半导体的发展越来越走上正轨，引领者未来的发展方向，同时也促进了我国电子工业的发展，半导体材料逐渐成为人们生产生活中物质基础的重要提供源。它可以帮助人类的科技产生质的变化。组成半导体的材料随处可见，不管是对我国的电子工业发展，还是农业和商业发展都有积极的促进作用。极大程度的促进我国国民经济的持续发展。

在日常生活的各个领域半导体材料也被有所应用。半导体材料被应用在军事领域，从总体上看，半导体材料因为其特殊的整流效应，它会在一些检测波形的工作中被利用，红外线探测仪器等相关设

图1　半导体材料结构图备就是利用半导体材料制作的，半导体的导电性能

*基金项目：黑龙江省省属高等学校基本科研业务费科研项目《半导体材料碲、碲化物的制备及其性能研究》（2018-KYYWF-1250）；黑龙江省省属高等学校基本科研业务费科研项目《半导体材料碲、碲化物的制备及其性能研究》（2018-KYYWF-1250）。作者简介：高帆（1991- ），女，黑龙江黑河人，本科，助理实验师，主要从事光电信息方面研究。

42产业科技创新　Industrial Technology InnovationVol.1　No.16

在这些设备中发挥的淋漓尽致，因此半导体越来越被重视，应用在许多领域，被世界广泛认可。半导体材料的发展不仅对我国的经济发展有一定的促进作用，对世界发展也具有积极影响。在第二次世界大战的过程中，有些先进国家就已经开始利用半导体材料做一些高级的探测仪器，通过半导体材料的研究和应用，来提高本国的整体作战实力，增强自身的防御能力。

4　传统半导体材料的应用及局限性

近些年来，我国的信息化建设不断发展壮大，电子工业技术也得到了显著提高。在这样的信息化发展浪潮下,人们对半导体材料的选择越来越严格，单一的材料已无法满足人们的需求。因此人们需要在半导体材料的选择做足功课，选择性能高的半导体材料，为了满足社会日益增长的需求，半导体的有机功能材料逐渐被人们所发现并开发利用。

有机半导体材料自身有很多优点，使用范围比较广泛，我国的硅储量占世界的比重是比较大的，而且相对于其他半导体材料的成本而言，硅的成本价格比较低，而且它的性价比是极高的。类似这样的材料就会给相关产业带来很大的利润空间。因此，硅材料在目前的半导体材料一直处于主导和核心地位。虽然硅材料在半导体材料的领域发挥着重要的作用，但也存在一些局限性，例如在电子领域上的应用就比较有限制。从材料分析角度来看，材料的应用基础主要依靠它的物理特性，比如发射光的波长受带宽的影响，带宽越大，发射的光的波长就会越短。

5　半导体材料发展前景

目前半导体材料逐渐向量子阱材料和超晶格材料过渡，随着我国目前半导体行业的发展如此迅速的时期，半导体的材料选择主要研究方向定位于亮度超高的红光材料，绿光材料和蓝光材料等，仔细观察半导体市场会发现，半导体市场对于微电子元件和电路的需求是巨大的，需要采取积极手段，增强MBE和MOCVD基地方面的建设，加强与国外半导体领域的合作交流，向他们学习先进的技术和成功的经验，有条件的情况下，可以引进先进的技术设备，将CaN，CaALAs/GaAs基本蓝绿光材料作为重点对象，实现半导体相关材料的实用化，促进半导体行业的发展升级。确保中国最终实现中在一百万平方英寸的MBE以及MOCVD微电子，光电子微结构材料的生产制作需求，最大程度的争取在21世纪末我国的半导体发展水平

实现跨步式增长。

与此同时，我们可以展望一下零维半导体和一维半导体的发展前景。就目前的发展趋势看，零维半导体和一维半导体结构材料的固态纳米量值器发展还不完善，发展及其不稳定，索然一直对零维半导体和一维半导体进行研究和分析，但仍没有得到实质性效果。但是这两种材料等低维度材料的固态纳米量值器对半导体材料后续发展有着无法代替的作用，只有低纬度材料不断发展才能够真正促进微电子技术以及光电子技术的更新，进而为半导体发展带来全新的方向。在此需要特别强调一下，纳米结构材料质量的好坏直接说是制造水平的高低的体现。提高纳米结构材料质量本身就是一项含金量高的技术，需要专业的技术人员来对其进行操作，还要投入人力物力资源，二者都是保证纳米结构材料质量得到提高的重要因素，二者缺一不可。目前我国在量子器件研制，量子点材料制备，半导体量子线等方面的水平还不是很成熟，与国外的技术相比，还存在一些差距。不难看出，发展是需要人力和财力的双重投入，才能够得到意料的效果，相关部门还要加大对半导体材料的认识，不断促进半导体行业的更新变化，发挥出半导体在整个国民经济中的促进左右，进而促进我国的多元化发展。

6　结语

随着我国经济等各方面的迅速发展，半导体行业越来越受到人们的重视，这使得半导体市场的需求也随之增大，另外，为了应对半导体市场的各种需求，我国制定并出台了一系列优惠政策，其中集成电路的发展速度最为明显。与此同时，信息化发展也对半导体行业带来了一定的积极作用，因此需要我们的科研人员不断深入研究，促进半导体行业稳定发展。参考文献：

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