半导体材料的性能分析及其应用

黄与琦

摘要：社会经济发展为各行各业带来了更大的挑战和更好的发展机遇，对于半导体行业来说，要求材料的更好运用和对技术的不断革新，半导体物理也成为材料物理重要的研究方向。针对这种情况，本文主要阐述半导体的具体含义及其分类，根据不同类型的半导体，对其发展前景进行进行简单的设想和展望，希望为我国的半导体行业发展尽一份绵薄之力。

关键词：半导体材料;概念及分类;应用;发展前景

中图分类号：TN304 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2020）10-0077-02

当今社会发展的三大推动力是能源、材料和信息。其中以半导体为代表的电子材料的发现和应用都是时代关注的重点。半导体材料在生产生活中的应用极大地提高了生产效率，降低了生产成本。同时促进了工业、农业、商业、科技、教育、卫生以及生物工程、航空航天等各个领域的全面发展。以保障在未来的科技进步和社会发展中能够更好地发挥半导体材料的作用。

1 半导体的分类

自然界的物质和材料千千万万，如果按导电能力划分，可以将所有的物质分为导体、半导体和绝缘体三种。其中半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，其电阻率在1mΩ/cm～1GΩ/cm之间。半导体可以用来做半导体器件和集成电路的电子材料。依据半导体材料的化学成分，可以将半导体分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态半导体[ 1 ]。

半导体材料其实出现在人们日常生活的各个角落，无处不在，比如人们生活中必备的电视机，个人电脑，微波炉，电磁炉等其中都会有半导体的存在并且半导体在这些机器中都扮演着重要的角色。个中原因，是半导体具有特殊的性质决定的，在这个电气时代，半導体具有导电性的同时却是属于导体和绝缘体之间的一种材料，导电能力具有方向性。

2 半导体导电性的影响因素

半导体特殊的导电性质，受很多方面的影响，其中不只包括半导体本身的形态，还包括外界的温度的高低，磁场和电场的强弱等。因此，不同的材料具有不同的导电性质，相同材料在不同的外界环境中也表现出不尽相同的导电特性。常见的一些例子，本征半导体，在日常温度下，会有很高的电阻，不属于良好的导体。我们向纯度较高的半导体材料中添加杂质，随着杂质的不断加入，半导体的导电性受到影响，一般情况下，我们添加的杂质越多，半导体的导电性越差。N型半导体是一种杂质半导体，依靠电子进行导电，而P型半导体则是用空穴进行导电的。半导体材料丰富多样，我们在半导体材料上有着多种选择，根据不同的要求选择相应的半导体材料。

3 以应用领域为视角的半导体应用

半导体材料的光生伏特效應是太阳能电池运行的基本原理。现阶段半导体材料的光伏应用已经成为一大热门，是目前世界上增长最快、发展最好的清洁能源市场。太阳能电池的主要制作材料是半导体材料，判断太阳能电池的优劣主要的标准是光电转化率，光电转化率越高，说明太阳能电池的工作效率越高。根据应用的半导体材料的不同，太阳能电池分为晶体硅太阳能电池、薄膜电池以及Ⅲ-Ⅴ族化合物电池。薄膜电池相比于晶体硅更能降低生产成本，其中非晶硅（a-Si）电池是最早实现商品化的薄膜电池，目前最好的转化率为13%。多晶和微晶硅电池的有源区比较薄，可以保证在材料质量下降的同时维持器件性能不变，其中最高的转化效率是23.7%。

4 對零维半导体和一维半导体的发展前景展望

就目前的发展情况来看，维半导体和一维半导体结构材料的固态纳米量值器发展尚不成熟，没有达到健壮和稳定的发展阶段，对其深入的研究没有有效的成果总结，但是例如零维半导体和一维半导体等低维度材料的固态纳米量值器对于半导体材料后续进一步的发展有着举足轻重的关键性影响，低维度材料的固态纳米量值器的发展和成熟会带来微电子技术和光电子技术的发展革新，带来新的发展篇章。在此需要特别提到，制造水平的高低可以说直接决定了纳米结构材料质量的好坏，提高纳米结构材料质量的质量需要相当的科研水平，需要相当充足的人力资源投入和资金投入，二者缺一不可，只有同时具备人力和财力才能为发展提供不竭的动力。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相较其领先水平都有一定的差距，发展需要人力和资源的投入，相关部门可以通过政策为其获取外界的关注度，以此来为其发展做准备。只有不断为半导体行业提供良好的发展环境，有足够的社会关注度，才能不断促进半导体行业的发展，使半导体行业成为我国经济建设的有力推手，促进我国经济发展腾飞。

结论：半导体领域是一个广泛的知识技术领域，本文只能简单的对半导体材料的分类、性能和应用进行简单阐述，实际上的半导体类型划分更加细致，应用更加复杂，同时存在着材料上的优胜劣汰，产品上的更新换代，将来随着半导体材料的技术突破，更多优质廉价的半导体材料应用到生产生活中，人类社会又将迎来一场技术变革。

参考文献：

[1]陈彩云，徐东.半导体材料的应用研究进展[J].山东工业技术，2016（9）：219.

[2]周高还.有机半导体材料性能研究与应用前景[J].电子工业专用设备，2015，44（11）：25-27，31.

[3]戴英杰.半导体材料在传感器中的应用[J].吉林工程技术师范学院学报，2017（9）：63-64.