第三代半导体材料发展面临的机遇和挑战
半导体材料是半导体产业发展的基础,20世纪30年代才被科学界所认可。
随着半导体产业的发展,半导体材料也从一代、二代发展到现在的第三代,本文着重分析第三代半导体材料的特性、应用,以及我国第三代半导体材料发展面临的机遇和挑战。
作为一种20世纪30年代才被科学界所认可的材料—半导体,其实它的定义也很简单。
众所周知,物资存在的形式多种多样,固体、液体、气体、等离子体等,其中导电性差或不好的材料,称为绝缘体;反之,导电性好的称为导体。
因此,半导体是介于导体和绝缘体之间的材料。
半导体的基本化学特征在于原子间存在饱和的共价键。
作为共价键特征的典型是在晶格结构上表现为四面体结构,所以典型的半导体材料具有金刚石或闪锌矿(ZnS)的结构。
由于地球的矿藏多半是化合物,所以最早得到利用的半导体材料都是化合物,例如方铅矿(PbS)很早就用于无线电检波,氧化亚铜(Cu2O)用作固体整流器,闪锌矿(ZnS)是熟知的固体发光材料,碳化硅(SiC)的整流检波作用也较早被利用。
硒(Se)是最早发现并被利用的元素半导体,曾是固体整流器和光电池的重要材料。
元素半导体锗(Ge)放大作用的发现开辟了半导体历史新的一页,从此电子设备开始实现晶体管化。
中国的半导体研究和生产是从1957年首次制备出高纯度(99.999999%~99.9999999%) 的锗开始的。
采用元素半导体硅(Si)以后,不仅使晶体管的类型和品种增加、性能提高,而且迎来了大规模和超大规模集成电路的时代。
以砷化镓(GaAs)为代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物的发现促进了微波器件和光电器件的迅速发展。
随着半导体产业的发展,半导体材料也在逐渐发生变化,迄今为止,半导体材料大致经历了三代变革。
现在跟随芯师爷,一起去看看第一代半导体材料。
1、第一代半导体材料
第一代半导体材料主要是指硅(Si)、锗(Ge)元素半导体。
它们是半导体分立器件、集。