半導(dǎo)體材料在電子科學(xué)技術(shù)中的發(fā)展前景

　　【摘要】近些年來，我國的經(jīng)濟水平和科技水平都在飛速發(fā)展，各個行業(yè)得到突飛猛進的進步，其最重要的技術(shù)基礎(chǔ)就是半導(dǎo)體材料的不斷創(chuàng)新。電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料的應(yīng)用滲透于我們生活中的各個領(lǐng)域，為各個行業(yè)的發(fā)展做出巨大貢獻。從第一代以硅、鍺為代表的半導(dǎo)體材料發(fā)展到現(xiàn)階段的第三代半導(dǎo)體材料，半導(dǎo)體材料的性能得到了巨大的提升，并將會在未來的各種新技術(shù)的發(fā)展中持續(xù)處于重要地位

　　【關(guān)鍵詞】電子科學(xué)技術(shù)半導(dǎo)體發(fā)展趨勢

　　引言：現(xiàn)階段，我國的各個行業(yè)的發(fā)展都離不開電子科學(xué)技術(shù)的進步，而半導(dǎo)體材料是現(xiàn)代電子科學(xué)工業(yè)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)品。在現(xiàn)代社會的發(fā)展過程中，半導(dǎo)體材料始終處于重要地位。目前，以帶隙寬度明顯大于硅和砷化鎵的寬禁帶半導(dǎo)體作為第三代半導(dǎo)體材料為代表在各個領(lǐng)域都發(fā)揮著各位優(yōu)越的性能，并為各個行業(yè)的進步與發(fā)展做出巨大貢獻。

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　　一、電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展的背景與意義

　　雖然現(xiàn)階段的社會發(fā)展離不開電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料的支持，但半導(dǎo)體材料僅僅經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展。從第一代半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)，以硅和鍺為代表的第一代半導(dǎo)體因為儲存量較大和制作工藝較為成熟等原因快速的取得廣泛的應(yīng)用，直到現(xiàn)階段的各種技術(shù)仍在很多領(lǐng)域應(yīng)用第一代半導(dǎo)體材料。在電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展初期，半導(dǎo)體材料的發(fā)展并不順利，最早應(yīng)用于半導(dǎo)體材料制作的元素是鍺，但由于鍺的化學(xué)性活潑，極易與半導(dǎo)體設(shè)備中的其他材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)，進而生成化學(xué)性穩(wěn)定的氧化鍺，從而大幅度降低了鍺的導(dǎo)電性，嚴(yán)重阻礙了電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。同時，鍺的產(chǎn)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硅的產(chǎn)量，這也嚴(yán)重的限制了當(dāng)時半導(dǎo)體材料的發(fā)展。直到上個世紀(jì)八十年代，在紅外光學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)突破，使鍺這種半導(dǎo)體材料取得了在紅外光學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，隨后也在太陽能電池領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。隨著人們對電子科學(xué)技術(shù)研究的不斷深入和對半導(dǎo)體材料的認(rèn)識不斷深化，逐漸開發(fā)出第二代和第三代半導(dǎo)體材料。尤其是第三代半導(dǎo)體材料具有寬禁帶、高熱導(dǎo)率、高的擊穿電場，高抗輻射能力、高電子飽和性以及高速率等特點在各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，同時在未來仍有十分廣闊的發(fā)展前景。

　　二、電子科學(xué)技術(shù)中半導(dǎo)體材料的特點

　　半導(dǎo)體材料是一種具有介于導(dǎo)體與絕緣體之間特性的一種材料，通常用來制作電路中的各種電子器件。現(xiàn)階段使用的半導(dǎo)體材料主要分為元素半導(dǎo)體，化合物半導(dǎo)體和固溶半導(dǎo)體。

　　三、電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料的發(fā)展趨勢

　　電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)經(jīng)歷了三代。第一代主要是以硅和鍺為主的半導(dǎo)體材料，為現(xiàn)代的電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展做出巨大貢獻。其主要應(yīng)用于低壓、低頻、低功耗的集成電路中。同時由于硅材料的原料豐富，成本較低，在未來的電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展中同樣會是重要的半導(dǎo)體材料。隨著科技的發(fā)展，因為硅半導(dǎo)體材料在高壓和高頻電子器件受到限制等問題，第二代半導(dǎo)體材料的應(yīng)用主要是以砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）為代表，并在信貸信息產(chǎn)業(yè)中得到發(fā)展。由于砷化鎵的電子遷移率遠(yuǎn)高于第一代半導(dǎo)體材料硅，且具有較寬的帶隙，可以滿足高頻和高速的工作環(huán)境下，其性能十分符合現(xiàn)代通信行業(yè)的需求。但第二代半導(dǎo)體材料也存在著十分嚴(yán)重的弊端，首先第二代半導(dǎo)體材料隨交予第一代有了明顯的進步，但其禁帶寬度仍然不夠大，擊穿電場較低，在高溫、高功率的應(yīng)用場景下并不理想。其次，砷化鎵的原材料具有毒性，對環(huán)境和人體都不夠友好。基于第二代半導(dǎo)體材料的局限性，在此基礎(chǔ)上研發(fā)的第三代半導(dǎo)體材料得到了巨大的優(yōu)化。第三代半導(dǎo)體材料的帶隙寬度得到了明顯的增大，具有較高的擊穿電場，較強的抗輻射性，較高的熱導(dǎo)率和較高的電子飽和速率等優(yōu)點。第三代半導(dǎo)體可以在較高的溫度下穩(wěn)定運行，并且消耗的電能較少，運行效率更高，而且還可以在高電壓和高頻率的條件下良好的運行。

　　四、小結(jié)

　　從第一代半導(dǎo)體材料發(fā)展到現(xiàn)階段的第三代半導(dǎo)體材料，電子科學(xué)技術(shù)得到的巨大的發(fā)展，同時也帶動了周邊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也為我國的發(fā)展起到了重要的推動作用。在新的時代，人們必然會對半導(dǎo)體材料的要求逐步提高，相關(guān)的研究者也應(yīng)該積極面對時代的進步，在原有技術(shù)上不斷創(chuàng)新，不斷改革，不斷生產(chǎn)出可以滿足各個行業(yè)需求的半導(dǎo)體材料。

　　參考文獻

　　[1]王欣.電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢[J].通訊世界,2016(08):237.

　　[2]霍翔.探討電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(30):145.圖1氧化鋅半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)圖

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