探討電子科學技術中的半導體材料發展趨勢

【摘要】? ? 目前，我國經濟發展速度逐漸加快，社會各行各業應用電子設備的數量逐漸增加。在這種情況下，半導體材料的應用價值開始迅速提升。為進一步強化半導體材料的應用可靠性，并完善材料發展體系，應當針對在電子科學技術領域所應用的半導體材料發展趨勢進行探索，明確其發展意義與前景，為未來行業建設提供重要參考。

【關鍵詞】? ? 電子科學? ? 半導體材料? ? 應用發展

引言：

當前，半導體屬于信息化社會的重要應用材料之一。通過對此類材料進行系統化加工，能夠使其在各行各業發揮良好的應用價值。例如，電子管、晶體管屬于計算機裝置的重要組成部分，其材料質量會直接影響設備運行速度或穩定性。與過去相對比，半導體行業規模已經進入迅速擴張階段。通過對相關材料的應用發展進行分析，能夠明確其未來轉變趨勢，有利于闡明半導體在電子科學技術中的應用與革新狀態，具有強化相關行業經濟效益、完善社會信息化體系的重要作用。因此，需要針對電子科學技術中半導體材料的實際發展趨勢進行探究，確保其主要特征能夠得到明確，為應對未來行業發展與建設挑戰打下堅實基礎。

一、半導體材料概念簡述

半導體材料本質上屬于一種特殊應用物質，其導電能力介于導體或絕緣體之間，具有良好的應用價值，在電子設備中可以發揮重要作用。通過應用半導體材料制作相關零部件，能夠為大規模集成電路或器件的應用提供重要支持，有利于設備運行速度或穩定性進一步提升。通常情況下，半導體電子材料的電導率具有固定化特征，同時導電性能表現良好。若材料溫度不斷提升，會使電導率隨之增加，進而為實現特殊應用功能提供基礎條件。一部分熱敏電阻即采用半導體材料的此類特性，實現了根據溫度變化而改變的性能表現[1]。同時還可加入部分雜質，使半導體的形成PN結，為制作二極、三極元件提供基礎條件。一部分半導體材料可以在光照條件變化的情況下出現電學性能轉變，因此能夠用于制作光敏電阻，實現特殊功能。此外，還存在一部分半導體材料可以實現溫差變化效應，能夠用于制作制冷劑等特殊材料?？梢哉J為，半導體材料應用范圍較為廣泛，其在社會層面具有良好的開發價值。通過分析其常見分類與未來發展趨勢，能夠進一步明確在電子科學技術層面展現的應用價值，有利于探索行業建設方法，為科技發展與生活質量改善打下堅實基礎。

二、電子科學技術常用半導體分類探究

（一）半導體硅

硅材料屬于最為常見的一種半導體類型，其在電子科學技術領域應用時間最早，屬于成熟應用材料之一。硅元素在地球上的儲量極多，能夠被以簡單方式開發，制造硅片、非晶硅薄膜等。這些應用材料可以直接發揮半導體元件作用，在電子科學技術領域得到深入開發。當前，采用硅單晶作為半導體材料的主要應用方式為直拉或區熔兩種方式，直拉硅主要在集成電路與晶體管制造流程中發揮基礎價值，其整體規格較大，同時工藝復雜程度高，屬于獨特的硅單晶半導體應用方式。區熔硅材料則通常被應用在電力設備的元件生產領域，在多年發展與改進后，已經具有良好的穩定性，能夠確保電力設備維持正常運行，避免出現嚴重問題。硅單晶類半導體材料從純度層面、物理特性層面、結構層面、成本層面處于相對成熟的狀態，能夠有效平衡基礎應用資源與收益，具有良好的開發與推廣價值[2]。

（二）光子晶體

在電子科學技術應用過程中，半導體屬于常用的材料類型之一。光子晶體屬于人工微結構類型材料，其最早出現于二十世紀九十年代，以本身具有光子帶隙這一特征而得名。在該材料應用階段，光子帶隙可以使某一范圍內的光波得以通過，并阻礙其它波段的光波。通過這種方式，能夠實現特殊應用功能，因此該材料具有顯著開發價值。從結構角度進行分析，光子晶體具有禁帶特性，有利于降低基礎成本。因此，光子晶體得到了廣泛認可，在微電子行業中得到了深度應用。為進一步提高電子產品的基礎質量，相關技術開始向大規模集中化轉變。光子晶體在這一轉變中具有重要影響意義，因此值得進行深入研究與分析。

（三）砷化鎵單晶

砷化鎵屬于IV族中較為常見的一種應用化合物，其屬于典型半導體材料，相對于常規應用材料而言具有良好的處理價值，同時可以耐受較高的溫度，并降低輻射對穩定性的影響。砷化鎵在半導體材料類型中具有較強的代表性特征，其可以提供高質量的半絕緣類型晶體，通過利用離子注入處理方式，為生產質量優秀的集成化電路提供基礎條件，應用價值較為顯著。因此，砷化鎵在電子科學技術領域得到了廣泛應用。此外，砷化鎵屬于III-V族化合物材料，其具有直接躍遷的能帶結構特征，在光電產業或技術開發層面存在優秀的應用效果[3]。隨著電子科學技術進一步發展，砷化鎵應用規模將會逐漸擴大，在集成電路中得到科學處理，充分發揮其基礎價值。

三、電子科學技術半導體材料未來發展趨勢研究

（一）氧化鋅

在材料類型中，氧化鋅屬于重要的半導體應用趨勢之一。這種材料可以在光學領域、傳感器領域發揮重要作用，其制作的元件基礎響應速度快，同時集成度相對于其它材料更高、消耗的功率更低，具有顯著的靈敏度優勢。通過將其應用在微型傳感器中，能夠有效降低基礎成本投入，并提高其靈敏程度，使信息數據準確性得到提升。同時，氧化鋅的獲取難度較低，對于自然生態環境的污染性小，具有良好的綠色特性。在未來電子科學技術領域環保需求逐漸增長的狀態下，氧化鋅必然會得到行業重視，并給予開發與推廣，為改進未來應用元件提供良好的材料選擇。因此，需要重視氧化鋅在電子科學技術領域的應用價值，明確未來半導體行業技術開發方向，確保其作為新型應用材料能夠得到科學應用，進一步強化基礎特性，實現理想的推廣與發展目標。

（二）新型硅化合物

在半導體材料中，硅屬于應用較為廣泛同時產業技術成熟度較高的一種類型。未來電子科學技術領域對于材料的要求將會愈發嚴格。在這種情況下，針對新型硅材料的研究也將提上日程。新型硅材料中，碳化硅屬于較為重要的發展趨勢之一。碳化硅基礎導熱性能表現優秀，相對于其它半導體材料穩定性極高，因此在特殊領域能夠得到廣泛應用，如散熱要求較高的軍工、航天等行業。同時，碳化硅作為半導體應用材料，可以被制作為太陽能電池，并在發電與傳輸流程中發揮重要作用，有利于降低基礎成本，并提高輸電效率等經濟因素[4]。在軍工行業內，碳化硅可以在部分國防建設項目中得到深入應用，其基礎穩定性良好，同時成本較低，因此性價比在半導體材料中處于名列前茅的狀態。由于碳化硅材料應用范圍在當前仍然較為稀少，因此相關生產行業建設與規模擴張速度較為緩慢。在這種情況下，由于市場需求增加、供應較為缺乏，因此未來電子科學技術領域對于材料的應用范圍將會進一步拓展，產業建設速度會逐步提升，使碳化硅成為新型半導體材料中的重要組成部分。未來我國將會加強碳化硅材料的研發力度，并提高相關投入，使行業人才儲備能夠得到有效豐富。在電子科學技術領域，相關產業的受重視程度也會不斷提升，同時行業對于材料的需求會快速增長。在這種情況下，應當重視發展措施的應用，確保碳化硅材料的成本能夠得到有效削減，并強化其在電子科學技術領域的功能價值，使此類材料的應用技術能夠進一步推廣，為未來行業建設與發展提供重要助力。

（三）鎵化合物

在電子科學技術領域，半導體材料具有顯著應用價值。當前較為成熟的半導體材料類型已經在上文簡述，鎵化合物應用價值在整體層面已經開始逐漸展現。通過對未來發展趨勢進行研究，能夠明確半導體材料的實際改進方向，有利于及時掌握市場與行業轉變特性，進一步提高經濟效益，為電子科學技術領域的發展打下堅實基礎。在半導體材料發展趨勢中，鎵化合物在提煉角度與應用方面仍然處于有待改進的狀態，其在電子科學技術領域的應用效果與國外存在顯著差距。在此類化合物材料中，氮化鎵屬于未來重要應用發展趨勢之一。這一材料的熱效應極低，同時擊穿效應表現良好，在半導體領域具有顯著應用優勢[5]。在實際應用階段，氮化鎵可以在高溫環境維持良好的穩定性，在大功率元件制作方面具有優秀表現，同時也可以用于制作微波裝置，實用性較高。同時，氮化鎵的帶隙物理寬度較大，因此可以在藍光LED裝置中進行應用，未來市場前景可觀。我國氮化鎵材料產業起步較晚，因此相對于國外仍然存在成本控制與成品性能差距。但是隨著氮化鎵材料應用范圍不斷擴張，其在其他領域的價值也開始凸顯，包括新能源、光學、軍工等。未來鎵化合物的發展將會得到社會廣泛重視，在半導體行業中地位將迅速提升，值得進行深入研究與推廣。

（四）超晶管與一維微結構

在電子科學技術發展過程中，對半導體材料的創新需求處于不斷增加的狀態。為進一步滿足相關技術應用需要，并強化半導體材料的實用特性，超晶管與一維微結構材料應運而生。這兩種材料的實際性能表現較為優秀，同時可以在電子科學技術領域發揮重要作用。例如，納米晶體管屬于兩種技術形式的綜合體現，其能夠在電子科學技術應用或相關設備中發揮關鍵功能，因此得到了廣泛重視。在未來發展趨勢中，針對超晶管與一維微結構材料的探究工作將會不斷開展，相關產業的投入也會迅速增加。為避免在國際競爭層面陷入劣勢，半導體產業需要集中資源種類，包括財政、人力、物力等，確保這兩種半導體材料能夠得到充分的技術開發，進一步提高整體應用價值，為滿足相關行業需求與經濟發展打下堅實基礎。

四、結束語

綜上所述，當前電子科學技術發展速度逐漸加快，對于半導體材料的應用需求也大幅增加。通過分析相關材料未來發展趨勢，能夠明確其基礎應用價值，有利于判斷未來市場需求，為提高經濟效益提供理想條件。

作者單位：姜舶洋? ? 吉林工商學院工學院

參? 考? 文? 獻

[1]緱偉.電子科學技術中的半導體材料發展趨勢[J].計算機產品與流通， 2019，000（002）：78-79.

[2]鐘佳媛.淺析電子科學技術中的半導體材料發展趨勢[J].數碼世界， 2019，000（005）：13.

[3]李萌.探討電子科學技術中半導體材料發展[J].魅力中國， 2018，000（024）：225-227.

[4]蘇松林、潘國興、肖旭華、張發培.半導體聚合物/石墨烯共混薄膜的強磁誘導生長及其電荷傳輸研究[J].功能材料，2020，444（09）：30-36.

[5]周和根，金華，郭輝瑞，等.黃銅礦型銅基硫屬半導體材料的電子結構和光學性質[J].高等學?；瘜W學報，2019，40（3）：122-123.