试论电子科学技术中的半导体材料发展趋势

发表时间:2019/12/18   来源:《基层建设》2019年第26期   作者:李勇
[导读] 摘要:伴随社会的快速发展与进步,我国现已进入知识经济时期。
        北京中瑞电子系统工程设计院有限公司  100040
        摘要:伴随社会的快速发展与进步,我国现已进入知识经济时期。我国在不断实施科技兴国与人才强国的过程中,还对科技是第一生产力给予明确的定位,因此,电子科学技术的研究与发展对促进我国所提倡的科技兴国及电子产业的工业化发展具有非常重要的意义和作用。在电子科技领域中,半导体材料的研究与生产是非常重要的必需性物质。我国在半导体材料上的发展非常快,从第一代经过不断发展到第三代,都呈现出半导体材料的发展正朝着高集中化和低尺寸及带隙更宽的方向发展。本文在此背景下,对电子科学技术中的半导体材料发展趋势进行了深入分析。望可以为半导体材料的更好发展提供建议。
        关键词:电子科学技术;半导体材料;发展趋势;应用
        半导体材料是存在于导体和非导体间的一类特殊性质的材料,这一材料的电阻率较低。通过对半导体材料实施加工,能够研制出发光的二级管和晶体管及电子管和集成电子管等构件,对于通讯和计算机及网络等很多行业的进步与发展都起到了重要的核心性作用。最近几年因为我国社会经济水平的不断提升,我国在电子产品方面的生产数量也随之不断增多,然半导体材料出口贸易额也同时在此情况下得到明显提升。现时期半导体材料生产和应用也正在变成权衡国家综合实力的标志之一。
        1、电子科学技术下半导体材料的具体分类
        1.1硅
        近些年,出现了很多新的半导体制作材料。硅便是其中的一种,其本身具有资源丰富、价格低廉、性能优异等特点,这一材料在半导体行业当中地位非常突出。在人们平时的生活当中,所生产出的很多电子产品全部都是由硅成份的材料所生产出的。同时还有一部分集成电路同样也是利用硅材料或是硅晶体所制成的。由此可以发现,硅材料其在半导体发展过程中具有促进性作用。在上个世纪末期,硅材料便被当作电子科学技术中非常重要的材料被开发与研究,同时还被应用于多个领域当中。这一材料的年需求量在以快速的态势不断增长,结合现时期世界在硅材料上的使用量可以看出,硅材料在以后极有可能会变成电子通信及计算行业中不可或缺的生产材料。因此,半导体材料在机械产业中的重要性非同一般。如在半导体材料的发展过程中没有硅材料给予支撑,那么半导体便不会快速的进行升级,而且性能也不会得到及时的提高。半导体中的硅材料形态样式非常多,各类形态下的硅材料均都应用于半导体的生产当中,并且起到了非常重要的功效[1]。
        1.2光子晶体
        光子晶体在现时期下的应用范围最广,是利用周期性的电晶体而构建的一种光学晶子。光子信息大都是利用对波纹长度进行调整,来达成半导体电子间间隙的有效传达,由此使当前电子管可以进行高效的传递,从而由光波来完成内部电流传输操作,这对于半导体使用起到了辅助性作用。但是伴随现时期电子技术的快速发展,社会各界对现时期产品内部芯片越来越重视,所以在此情况下,对电子产品也有了更高的要求,因此利用降低电子产品体积及规格,来对电子产品所用材料进行优化。所以利用光子晶体实施半导体生产,已成为当前的全新构想。
        1.3砷化镓单晶
        砷化镓材料具有耐辐射和耐高温的特点,这一材料基本都应用在光电子和微电子领域当中。在高速运行的一些电子设备当中砷化镓材料所起到作用比较大。最近几年,通信技术大都采用信道频率,在生产过程中使用砷化镓的机会也在不断增多。因为现时期对于砷化镓单晶材料的研发开始的时间较晚,伴随各新型半导体生产企业的不断出现,砷化镓材料的需求也在明显增多。
        2、半导体新型材料发展趋势
        随着人们对半导体性能要求的不断提升,对半导体材料功耗水平、集成性及成本等各方面有了更多定义。现时期,三代半导体已成为当今半导体主流产品,三代半导体最具代表性的一种材料包含氮化镓、氧代锌、碳化硅等,这些材料从目前的应用状态可以看出都具有非常好的发展前景。


        2.1氮化镓发展及应用
        氮化镓材料属于发热性低并且击穿效果好的一种半导体用材,其在大功率高温的器件与高频微波器件中的应用范围比较广,此外,因为氮化镓本身带隙宽,所以其在蓝光的LED灯上的应用优势非常突出,而且将其当作LED衬底来应用具有非常好的发展空间,在此方面,与国外相比较,我国在氮化镓产业的发展起步相对晚,然而伴随氮化镓在各领域中的大量应用,我国在军工和新能源及光学探测等领域中都对这一材料的研究和投入加大了力度[2]。
        2.2碳化硅发展及应用
        碳化硅是半导体材料中非常特殊的硅基化合物,由于其热导性比别的材料相比稳定性较高,所以在一些对散热性要求较高的领域会被广泛应用,现时期碳化硅在发电传输、卫星通信及太阳能电池方面的应用比较多,另外,碳化硅材料在军工领域的应用同样也非常广泛,在国防建设上,碳化硅被普遍的应用在通信、侦测等方面。由于缺少相应的产业支持,所以我国的碳化硅产业发展还比较落后,然而,伴随我国对环保事业重视度的不断提升,并且碳化硅材料也与环保这一发展战略非常相符,所以,我国对这一新型的半导体材料重视度不断提高,伴随半导体这一产业的快速发展与进步,在未来我国的碳化硅产业也会有更明显的发展。
        2.3氧化锌材料发展
        氧化锌是现时期光学材料和传感器等方面所用的重要材料,由于其具备集成性高、响应速度快、灵敏度高及功率低等特点被广泛的应用在微型形式的传感器方面,因为用于提取氧化锌这一材料的原材料比较丰富、价格合理及环保等优势,所以其在半导体方面的发展及应用前景非常可观。
        3、促进半导体材料发展具体对策
        3.1大力开发硅材料数量
        硅元素始终是半导体中较易获取的一种材料,所以,要加大硅元素的开采力度,并同时通过大量的开采硅矿来进行半导体所需硅元素的提取,同时需加大硅开采所用的施工设备的投入力度,从而提高硅元素开采成效。我国在硅元素上的发展成效要比别的国家相对弱一些,所以,需加强关注硅元素的生产。硅元素半导体生产所需的主要用材,可以对科技与经济的发展形成较大的影响。所以,想更好的发展半导体材料行业,就一定要找出提取硅元素的实用并且高效的方法,除此之外还需不断的培养这方面的人才,并大量引进新型设备,同时大力促进其不断发展[3]。
        3.2对晶体提取工作不断加强
        与一些发达国家相比,砷化镓与其相关的化合物晶体的萃取存在较大差异。因为现时期我国在晶体加工与提取上使用的是以往的传统技术,砷化镓化合物在半导体制作中的成功率并不高,所以,在实施制作时,需对制作水平和成功率提高重视度,以提升砷化镓制作成效。
        3.3推进光子晶体发展
        超晶体属于光子晶体,并且还是微电子与光电子技术的重要发展载体。加大力度发展超晶体能够为我国新时代的长远发展奠定基础。开发超晶体需依托本国超强的经济实力来不断的进行探究。为此我国需大量培养这方面的高效人才,同时引进大量先进设备,以更高效的提升光电子产品存储量。与此同时,我国还需大量引进全新先进技术,最大程度开发光子晶体,为我国经济及科学技术的不断发展奠定基础。
        4、结语
        总体来说,在我国经济发展速度的不断稳定,及我国科学技术的快速发展阶段,人们对于半导体设备有了更高的要求,我国需对半导体设备制造中所需的材料加强开发。从我国近些年社会的实际发展情况可以看出,硅材料的应用已发展到极限,第二代与第三代的半导体仍将成为社会未来发展的重要领域,所以在此情况下我国相关部门需对电子科技研发中的全新半导体材料加强研发。同时还需正确认清半导体材料发展现状及未来发展趋势,加强对半导体材料开发与利用的关注,还需积极带动社会人士,让社会力量主动并且积极的投入电子科技事业当中来。
        参考文献
        [1]白春杰,耿宁佳,常素珍.探讨电子科学技术中的半导体材料发展趋势[J].科学与信息化,2019(7):91-91.
        [2]周泽恩.浅谈电子科学技术半导体材料发展趋势[J].中国化工贸易,2017(22).
        [3]王欣.电子科学技术中的半导体材料发展趋势[J].通讯世界,2016,No.291(08):243.
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