电子科学技术中的半导体材料发展趋势

张雷

（中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北 邯郸 056027）

一、半导体材料发展的现状与发展趋势

（一）发展现状

在我国一些生产企业中，硅单晶材料多运用于生产设备中的集成电路和微电子中，但是在硅单晶材料实际运用中还存在着诸多问题，比如工作人员在运用硅单晶材料时，也要考虑石英里的二氧化硅中氧和设备加热器的碳污染，这些因素会导致硅材料在使用时发生过饱和氧的现象，造成了生产环节的杂质污染。硅单晶在使用的过程中，其长度是随着直径的增大而加长的，因此工作人员在运用硅单晶材料时，要对材料的均匀性进行全面的考虑，假如硅单晶材料在运用的过程中杂质分布不均匀，则会导致电路集成在使用时会出现大量的饱和氧，这些杂质则直接影响着生产设备器件中电路的性能，所以在硅单晶材料实际使用的过程中，工作人员要在规定的底部进行外延硅薄膜的铺设，从而可以有效的避免硅单晶材料中氧和碳杂质的污染。另外，在一些生产企业中的大功率设备中，工作人员大多数使用硅单晶材料来进行抗辐照电路工作，由于硅单晶材料和其他生产材料的物理性能是不同的，硅单晶材料在高淳区熔硅环境下，不与石英容器相互接触。另外，工作人员在使用硅单晶材料时，采用中子掺杂的方法来制成N型或者P型的材料，特别是应用在抗辐照期间的设备中有着良好的使用前景。

（二）发展趋势

随着现在半导体技术的不断发展和不断进步，我们国家的半导体技术应用应该面向更加广阔的，至少应该采取更新的材料更加优化的新型设备来执行现在的半导体生产。因此通过以身元素为主要材料的新型第2代半导体已经出现在我们的身边，这种半导体相较于第1代半导体来说具备更好的延展性。充分的用到现在的许多高级电器之中，然而近年来社会通过利用光子材料和各种氮化合物生产出来的第3代半导体，它已经成为现在应用中最广泛的半导体之一。

半导体材料目前正往集集小高性价比易获得以及高延展性的方向发展，通过以上几种技术实现对现代半导体的新型质量稽核，通过利用氮氧化合物生产的半导体不仅材料容易寻找，而且制作出来的半导体具有非常好的效果，运用到现在的电子领域中也有非常好的作用。而且半导体材料作为我们现在电力使用最广泛的材料之一，通过研究电子材料对于现在半导体材料的整体发展有着巨大的帮助。

二、半导体材料的分类与发展

随着科技的发展和研究的深入，目前，半导体材料主要有半导体硅材料、半导体光子晶体材料、半导体砷化镓单晶材料等。

（一）半导体硅材料

人们日常生活中生产的大部分电子产品都是由硅基材料制成的。也有一些集成电路也是由硅或硅晶体衍生物制成的。可见硅材料在半导体的发展中非常关键。早在20世纪末，硅材料就作为电子科学技术的主要材料被研究和开发，并应用于各个领域。其年需求量也呈现出快速增长的趋势。根据当今世界硅材料的消耗量，硅在未来很可能成为电子通信和计算领域不可缺少的材料。半导体材料在机械领域中占有重要地位。如果没有硅材料对半导体材料发展的支持，半导体就不会经常更新换代，性能不断提升。半导体硅材料有多种不同的形态，各种形态的硅材料都应用在半导体生产中，在其中发挥着不同的作用。

（二）砷化镓单晶材料

砷化镓是一种耐高温、耐辐射的材料。主要应用于微电子、光电子材料等领域。在一些高速运行的电子设备中用处非常大。近年来，通信技术的采用的信道的频率在不断增加，生产中使用的砷化镓的数量也逐渐增加。由于目前GaAs单晶材料的研发起步不如其他国家早，随着一些企业的崛起，半导体材料的生产机会也越来越多。

（三）光子晶体材料

光子晶体是现在应用最广泛的，通过利用周期性电够晶体所出现的一种类光学型经济。光子信息主要是通过调整波纹的长度，实现半导体电子之间的间隙传达，从而使现在的电子管家能够非常良好的传递，光波实现对内部电流的传输，从而对半导体的使用有着非常好的辅助作用。然而随着现在电子技术的发展，人们对于现在内部产品的芯片重视越来越高，因此就对于电子产品的要求越来越强，所以通过减少电子产品的体积和规格，实现对现代电子产品材料的优化。因此通过光子晶体材料进行半导体的制作，已经成为现在新的计划之一。

三、半导体产业优化发展的对策

（一）法律政策手段支持

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。

（二）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。

（三）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为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。

四、结语

随着我国当前科学技术的发展，在半导体材料研制上已经有了重大的成就，但是为了使我国相关产业的生产和发展质量得到进一步的提升，半导体材料的研发人员应当立足于当前半导体材料的应用现状，运用先进的科学技术手段，进行更高性能的半导体材料的研发，创造出一个良好的应用前景。