电子科学技术中的半导体材料发展趋势探讨

孟亭亭

【摘 要】伴随着现代科学技术持续进步发展，新兴科学技术被人们生活各个领域中所广泛应用。半导体类材料，其电子科技的进步发展中有着核心作用，属于电子科技基础部分，往往是电子科技发展高度的关键因素。现阶段，人们对半导体类相关器件有着更高的要求，促使电子科技当中半导体类材料必然会发生较大的变化，拥有着良好的发展前景。鉴于此，本文主要围绕着电子科学技术当中半导体类材料的发展趋势开展深入研究，望能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考或者依据。

【关键词】电子;科学技术;半导体;材料;发展趋势;

前言

伴随着工业化、电子科技等的持续进步发展，对于半导体类材料需求量及要求也逐步提升。对此，深入研究电子科学技术当中半导体类材料的发展趋势，把握住其发展主流趋势，提出若干发展策略，有着一定现实意义价值。

1、发展现状

半导体类材料有着较为广泛的产业分布，门类较多，以抛光液、靶材、电子气体、高纯的化学试剂、光刻胶、硅及硅基材等为主。以半导体类材料产业链的上下游来划分，该半导体类的材料主要包含着封装材料、晶圆制造类材料。2016年，全球范围内封装材料、晶圆制造类材料在市场上的发展规模各为196亿美元、247亿美元^[1]。中国属于半导体类材料最大的消费国，更疏远全球范围内半导体类材料的需求国。2016年，半导体类材料全球市场发展规模约为443亿美金，中国大陆的市场销售金额在65亿美金左右，超出美国、日本等半导体类材料强国，且仅次于韩国、台湾等国家，位居全球第三名^[2]。与半导体类设备的配套设施相同，国内半导体类材料面临自给率严重不足、小规模、高端低占比等各方面问题。相比国外一些国家，国内半导体类材料相关企业综合实力较为薄弱，伴随国家相关政策支持及国内企业持续研发，加之，产业的投入量持续增长，各种材料均实现突破发展，逐渐被国产所代替，不再依赖于进口。

2、分类

2.1 砷化镓单晶类材料

砷化镓，属于具备较高耐辐射性、高温性材料，被广泛应用至光电子的材料及微电子等各个领域当中。在高速运行电子化设备当中，有着较大用处。近些年来，通信技术采用信道频率持续增加，在实际生产当中使用砷化镓数量逐步增长。因现阶段Ga As单晶类材料研发起步较晚一些，在这一方面还需增加相关的实践研究，以至于半导体类材料存在较大的生产机会^[3]。

2.2 光子晶体类材料

光子晶体，现阶段实现了广泛性的应用，借助周期性的电构晶体形成类光学性的晶体。光子信息，借助波纹长度调整，半导体的电子相互间可实现间隙性的穿戴，电子管家可实现有效传递，光波可实现对内电流传输，对半导体科学应用可起到一种辅助性的作用。伴随现阶段电子科技持续进步发展，对于产品芯片方面重视度持续提升，故而，对于电子产品各项标准及要求也处于逐渐提高趋势。借助光子晶体类材料制作半导体，已逐渐成为半导体类材料主要发展规划及方案。

2.3 半导体硅类材料

近些年，不断出现各种半导体新型材料。硅，凭借着自身优异性能、低廉价格、丰富资源等优势，在半导体类市场当中占据重要位置。在人们的日常生活当中所生产电子产品多数是由硅基础的材料所制作而成，还有部分集成电路由硅晶体的衍生物或者硅所制作而成。由此，便可了解到硅材料对于半导体类材料发展来说可起着至关重要的作用。20世纪末期，硅材料便已被当成电子科学类技术主要材料进行深入开发及研究，应用至各个领域当中。年需求量处于指出增长状态。依据现阶段全世界硅类材料消耗量来看，硅在今后必然会成为电子通信及计算领域当中重要材料。半导体类材料，其机械方面地位显著。若无硅材料来对半导体类材料的发展提供支持力量，则半导体类材料将难以实现有效的更新换代及性能提升。半导体的硅来材料形态较多，不同形态硅材料均被应用至半导体类材料生产当中，发挥至关重要的作用。

3、新型的半导体类材料发展趋势

由于现阶段人们针对半导体类器件性能有着更高要及标准，人们对于半导体类材料成本、功耗水平、集成度各个方面均有着全新定义。现阶段，第三代的半导体类材料已成为了半导体类材料发展主流，最具代表性的有新型氮化镓类材料、新型碳化硅类材料、新型氧化锌半导体类材料，下面以这三种新型的半导体类材料为例，分析半导体类材料今后发展趋势：

3.1 新型氮化镓类材料

新型氮化镓类材料，属于有着较低发热效果、较强击穿效应一种半导体类材料，其被广泛应用至高温较大功率的器件与高频率微波器件等方面。因新型氮化镓类材料带隙相对较宽，以至于其在LED蓝光方面应用优势较为显著，可被当成LED蓝光衬底应用，市场发展前景较为乐观。但是，对比国外部分发达国家，我国新型氮化镓类材料相关产业起步晚，伴随新型氮化镓类材料在各个领域当中广泛应用，势必在各方面性能优势上有望增强，这就还需要我国在光学探测、新能源及军工产业各个领域当中增加对新型氮化镓类材料投入及研发。

3.2 新型碳化硅类材料

碳化硅，它属于碳基的化合物典型半导体类材料，伴随着其自身的热导性能持续提升，在材料的稳定性方面占据较大应用优势，在部分需要较为优异散热性能要求条件下可实现广泛性的应用。现阶段，卫星通信、发电传输、太阳能的电池等各个领域当中，新型碳化硅类材料均实现了广泛性的应用。同时，新型碳化硅类材料也普遍应用于军工领域当中。如国防建设当中，新型碳化硅类材料被广泛应用至侦测、通信各个方面，但产业支撑相对匮乏。国内新型碳化硅类材料相关产业仍然发展缓慢。然而，伴随国内对环保方面的发展关注的逐渐提升，新型碳化硅类材料最符合这一发展条件，对此，我国会更多注重新型碳化硅类材料相关产业的发展。伴随着国内半导体类材料相关产业持续发展，新型碳化硅类材料相关产业也必将取得更为显著的发展成果。

3.3 新型氧化锌半导体类材料

氧化锌，其在现阶段传感器、光学材料等各个领域当中占据重要位置。因其有着较高灵敏度、低功率、高集成度、快速等各方面优势，被广泛应用至微型化的传感器相关领域当中。今后，新型氧化锌半导体类材料，其在半导体类器件方面有着较为广阔的发展及应用前景。

4、发展对策

4.1 增加开发数量

硅元素，屬于在半导体类材料最易于获取的一种材料，也占据重要的位置。对此，应适当增加对硅开采量，以开采更多硅矿，持续尝试着各种硅的开采工艺及技术，持续提升硅开采效率。同时，增加对硅元素提炼方面的实践研究，注重现代化提炼技术的引入及工艺的改进，以切实地增加硅元素的提炼精度及质量，为半导体类材料今后的可持续性发展提供保障。

4.2 增加对晶体的提取力度

相比部分发达国家，砷化镓与其化合物晶体的萃取有一点差距存在着。因现阶段国内晶体的加工及提取方面技术较为落后，砷化镓该类型化合物的半导体制作成功几率相对较低。对此，在实际制造期间，应当积极重视制作水平的提升，以保证萃取的成功率，提升整体制作效果，促进半导体类采集今后在各个领域当中的良好应用及发展。

5、结语

综上所述，通过以上分析论述之后我们对于电子科学技术当中半导体的材料主要发展趋势，均能够有了更加深入地认识及了解。那么，今后为了能够更好地推动电子科学技术当中半导体类材料的进步发展，便还需相关产业领域增加对这一方面的技术研发及改进优化，持续引起现代化的科学技术，不断提升半导体类材料质量及技术标准，以开辟半导体类材料全新的发展道路，实现可持续性的发展。

参考文献：

[1]王欣.电子科学技术中的半导体材料发展趋势[J].通讯世界，2016，29（08）：243-244.

[2]邢轶斌，康永.电子科学技术中的半导体材料发展趋势[J].装备维修技术，2019，28（03）：101-102.

[3]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，2017，11（22）：239-240.

（作者单位：天河（保定）环境工程有限公司）