半导体材料研究的新进展精
半导体材料研究的新进展(续)
展 ，设 计 、制 造 有实 用 价 值 的光 学微 腔 己成 为 ｕ Ｊ
能 ， 并 在 低 （ ） 闽 值 激 光 器 研 制 方 面 取 得 了 很 无 大 进 展 。 大 家 知 道 ， 当 光 腔 尺 度 与 光 波 长 口 比拟 ｊ
维 纳米颗 粒光 子 晶体 ： 维多孔硅 也 可制 作成一 个 二 理 想的 ３ １ ￣５ｔ ． ｍ和 １５ ｍ光 子带 隙材 料等 。 目前 ． ．ｇ 二 维 光 子 晶体 制造 已取 得 根大 进 展 ， 但 三 维光 子
微珠 、半 导 体及 其 微结 构 材 科 ，也 可 是有 机 染
式 在 其 中 的 传 播 是 被 禁 止 的 如 果 光 子 晶 体 的 周
期性 被 破 坏 ．那么 在 禁 带 中也 会 引入 所 谓 的 “ 施 主 ”和 “ 主 ”摸 ， 光 子 态 密 度 随 光 子 晶 体 维 受
度 降 低 而 量 子 化 。 如 三 维 受 限 的 “受 主 ” 掺 杂 的
３
光 学微 腔和 光 子 晶体
光 学 微 腔 …是 指 具 有 高 品 质 冈 子而 尺 寸 与 谐 振
３ １ 光 学微 腔 ．
光波 长 （ １） 相 比 拟 的 光 学 微 型 谐 振 器 随 着 ＭＢＥ、Ｍ ＯＣＶＤ 生 长 技 术 和 现 代 微 细 加 工 技 术 发
底 出光 和 便 于集 成 等 优 点 ， 因而 除 在传 统 激 光器 的 各 个 应 用 方 面 外 ，特 别 在 光 信 息 处 理 、 光互
半导体技术的发展现状与趋势
半导体技术的发展现状与趋势随着信息技术的迅猛发展，半导体技术也在不断进步。
今天我们将探讨半导体技术的发展现状和趋势。
1.半导体技术的发展现状半导体技术已经成为现代电子和信息技术的基础。
随着新材料、新工艺和新技术的不断涌现，半导体行业正经历着快速的发展。
以下是半导体技术的几个方面发展的现状：（1）材料：半导体材料是半导体技术的基础。
传统的硅材料已经被广泛应用，但随着技术的发展，新的半导体材料不断出现。
比如，碳化硅材料具有更高的耐高温和高电压性能，被广泛应用于电力电子和汽车电子领域。
此外，氮化镓、氮化铝等宽禁带半导体材料也在光电器件领域得到了广泛应用。
（2）工艺：半导体工艺的发展是推动半导体技术进步的关键。
微影技术是半导体工艺中的重要一环，随着纳米技术的发展，微影技术已经进入到亚纳米甚至纳米级别。
此外，三维集成技术、柔性电子技术、封装技术等都在不断进步。
（3）设备：半导体设备是支撑半导体制造的关键。
随着半导体工艺的不断精密化，半导体设备也在不断更新换代。
光刻机、离子注入机、薄膜沉积设备等在技术上都在不断改进。
（4）市场：半导体市场也在不断扩大。
随着5G、人工智能、物联网等新兴技术的发展，对半导体的需求也在增加。
同时，新兴市场的崛起也为半导体行业带来了新的机遇。
2.半导体技术的发展趋势半导体技术的发展有以下几个趋势：（1）新材料的发展：随着半导体器件尺寸的不断缩小，对新材料的需求也在增加。
新的宽禁带半导体材料、二维材料、纳米材料等都成为了半导体技术的研究热点。
（2）新工艺的研究：微纳米加工技术、三维集成技术、柔性电子技术等新工艺的研究将成为未来的发展方向。
这些新工艺将有助于提高器件的集成度、性能和功能。
（3）智能制造的发展：随着人工智能、大数据等技术的发展，智能制造将成为未来半导体制造的主要趋势。
半导体制造设备将实现智能化，生产过程将更加精密和高效。
（4）生态可持续发展：半导体工艺和设备的研发将更加注重环保和节能。
半导体技术的最新进展
半导体技术的最新进展半导体技术是目前科技领域的热门话题之一，自从发明以来，半导体技术一直处于不断的发展中。
近年来，随着技术的进步和需求的增加，半导体技术又取得了新的突破，使人们的生活变得更加便利和智能化。
一、芯片智能化在互联网的浪潮中，芯片成为了重要的电子产品核心，而半导体技术的发展则成为芯片智能化的关键。
芯片最主要的功能之一是通过数据的处理和传输来实现设备的智能化控制。
为了实现芯片的智能化，在半导体技术方面，中国的科学家已取得了一些重要成果。
例如，利用芯片技术，中国科技大学为智能机器人研发了一种视觉处理芯片，可以进行物体识别和目标跟踪，大大提高机器人的智能化水平；同时，中科院电子研究所也在新一代人工智能芯片研究中取得了新进展，我们可以预见未来半导体产业将带来更多人工智能的产品。
二、量子芯片的突破在半导体技术的领域之中，实现量子芯片仍然是一个前沿的研究领域，目前国内外的科学家们正在为此不断努力。
量子芯片的研究是为了能够实现高速计算和通讯，以及安全的数据传输，为未来高速计算和数据保护提供技术支持。
量子计算机是指利用量子力学的规律制造计算机，可以用来解决目前计算机无法解决的问题。
而量子芯片则是为实现量子计算机而设计的重要制造部件。
目前，世界各地都在开展量子芯片制造的研究，这些研究都是为下一代计算机的发展而努力。
三、基于半导体技术的应用半导体技术的发展，不仅对芯片智能化和量子芯片研究有着直接或间接的影响，同时也引领着许多其他领域的技术进步。
例如，类似于Kindle的电子纸，就是基于半导体技术发展而来的优秀技术，这种技术可以帮助人们在不伤害眼睛的情况下阅读电子书，越来越受到人们的欢迎。
另一方面，目前半导体发光二极管在显示和照明方面的应用越来越广泛，以OLED为代表的新一代显示技术，成为了平板电视、智能手机等领域的主流产品。
四、未来展望随着半导体技术的突破和应用，我们可以预见到未来将会有更多技术的应用。
比如，在半导体材料和芯片制造方面的研究，以及通过应用的拓展将进一步带动着其他领域的创新。
宽禁带半导体材料新进展
谢谢大家！
宽禁带半导体材料新进展
氮化铝(AlN)材料
体单晶制备方法：物理气相传输法( PVT) 发展动态： 美国Crystal IS公司、俄罗斯N-Crystals公 司在该领域处于领先地位,可以制备出直径 为2inch(5.08cm)的体单晶
2 011年德国埃朗根一纽伦堡大学已利用AIN籽 晶生长出直径为25mm、厚度为15 m m 的AIN体 单晶 美国北卡罗莱纳州立大学于2010年获得了直径 为15 m m 高度为] 5 mm的无裂纹AIN晶圆．并于 2011年利用AIN衬底外延生长了高质量的A l N、 AlGaN薄膜 阻碍因素：籽晶的选取（AlN、SiC、AlN/SiC）
GaN–AlN–(4H)SiC新型光触发功率半导体器件
基 本 结 构 图
GaN–AlN–(4H)SiC新型光触发功率半导体器件
Band energy (eV)
GaN-AlN-SiC组态的稳定性
1Ha=27.2eV
Potential energy (Ha)
GaN–AlN–(4H)SiC新型光触发功率半导体器件
GaN–AlN–(4H)SiC新型光触发功率半导体器件
• 电学特性
未来展望
随着宽禁带半导体材料工艺技术的不断进步 、成熟，新结构的功率半导体器件的应用越来越 广泛。而GaN-AlN-4H-SiC OT PSD较好的开关 特性、增益以及阻断特性表明由于GaN较短的载 流子寿命和很好的光吸收效率（而这对高频率功 率电子器件十分关键）和光吸收能力（这对减少 激光成本非常重要）以及碳化硅很高的热导率， 以SiC作为衬底的GaN外延材料必将在未来的功 率半导体器件、高频、高压功率器件、以及光电 领域中广泛应用。
主要内容
• 几种主要半导体材料的物理属性 • 宽禁带半导体材料新进展 • GaN-AlN-(4H)SiC新型光触发功率
半导体晶圆材料的超精密加工研究方面获重要进展
与近似解略有差别；（２）近似解曲线与Ｆｌｕｅｎｔ计算曲线对比，最大的差别出现在远离壁面的边界层外层，原因在于文中为了计算方便，能够较快地计算出圆盘内部的速度分布，采用了幂函数速度型，除此之外，文中采用Ｆｌｕｅｎｔ进行数值模拟时考虑了气体的可压缩性，不可压缩的假设也会带来一定的误差㊂３ 结论（１）推导出了能比较准确地反映平行间隙内径向不可压缩湍流边界层厚度与无因次半径比之间的变化规律的新公式，以此式来计算进口段长度是可行的㊂（２）对于存在较长收缩段的新结构，采用型线切线的水平夹角等于一较小范围内来确定边界层起始发点对应的半径位置是可行的㊂（３）幂次型速度分布规律尚不能准确地描述径向湍流边界层的速度分布，需要在后续工作中继续改进㊂（４）采用近似解方法计算间隙对称面上的速度分布是可行的㊂参考文献ʌ１ɔＣＯＬＡＣＩＴＩＡＫ，ＬÓＰＥＺＬＭＶ，ＮＡＶＡＲＲＯＨＡ，ｅｔａｌ．Ｎｕｍｅｒｉ⁃ｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｅｒｔｕｒｂｕｌｅｎｔａｉｒｆｌｏｗ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，２００７，１８９：１４９１－１５０４．ʌ２ɔＧＡＳＣＨＥＪＬ，ＡＲＡＮＴＥＳＤＭ，ＡＮＤＲＥＯＴＴＩＴ．Ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉ⁃ｂｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅｆｒｏｎｔａｌｄｉｓｋｆｏｒｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｓｉｎａｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｅｒ［Ｊ］．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｈｅｒｍａｌａｎｄＦｌｕｉｄＳｃｉｅｎｃｅ，２０１５，６０：３１７－３２７．ʌ３ɔＭＡＲＩＡＮＩＶＣ，ＰＲＡＴＡＡＴ，ＤＥＳＣＨＡＭＰＳＣＪ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｌｕｉｄｆｌｏｗｔｈｒｏｕｇｈｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｅｒｓｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆａｃｈａｍｆｅｒｉｎｔｈｅｆｅｅｄｉｎｇｏｒｉｆｉｃｅｗｉｔｈａｍｉｘｅｄＥｕｌｅｒｉａｎ⁃Ｌａｇｒａｎｇ⁃ｉａｎｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ＆Ｆｌｕｉｄｓ，２０１０，３９：１６７２－１６８４．ʌ４ɔＤＥＳＣＨＡＭＰＳＣＪ，ＰＲＡＴＡＡＴ，ＦＥＲＲＥＩＲＡＲＴＳ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｔｈｒｏｕｇｈｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＢｒａｚｉｌｉａｎＳｏｃｉｅｔｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，２０００，２２（１）：３１－４１．ʌ５ɔ徐凡．高供气压圆盘止推轴承设计理论研究及实验［Ｄ］．武汉：武汉科技大学，２０１６：８－２４．ʌ６ɔＷＯＯＬＡＲＤＨＷ．Ａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｖｉｓｃｏｕｓｆｌｏｗｉｎａｎａｒｒｏｗｌｙｓｐａｃｅｄｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＭｅｃｈａｎ⁃ｉｃｓ，１９５７，７９：９－１５．ʌ７ɔＭＯＬＬＥＲＰＳ．Ｒａｄｉｃａｌｆｌｏｗｗｉｔｈｏｕｔｓｗｉｒｌｂｅｔｗｅｅｎｐａｒａｌｌｅｌｄｉｓｃｓ［Ｊ］．ＴｈｅＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＱｕａｒｔｅｒｌｙ，１９６３，５：１６３－１８６．ʌ８ɔＭＯＨＮＰＥ．Ｓｏｍｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｒａｄｉａｌｆｌｏｗｂｅｔｗｅｅｎｄｉｓｃｓ［Ｄ］．Ｕｒｂａｎａ，Ｉｌｌ．：ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆｔｈｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｌｌｉｎｏｉｓ，１９３０．ʌ９ɔ王致清，尚尔兵．平行圆板间轴对称扩散层流与湍流进口段效应的研究［Ｊ］．水动力学研究与进展，１９８８，３（１）：８－１７．ＷＡＮＧＺＱ，ＳＨＡＮＧＥＢ．Ｔｈｅｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉ⁃ｃｉｅｎｔｓｉｎｔｈｅｅｎｔｒａｎｃｅｒｅｇｉｏｎｆｏｒｔｈｅｌａｍｉｎａｒａｎｄｔｕｒｂｕｌｅｎｔｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｉｖｅｆｌｏｗｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｐａｒａｌｌｅｌｄｉｓｋｓ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，１９８８，３（１）：８－１７．ʌ１０ɔ王致清，刘振北，刘永琳．平行圆板间径向扩散层流进口段流动阻力的分析与计算［Ｊ］．哈尔滨工业大学学报，１９８５（３）：８３－９１．ＷＡＮＧＺＱ，ＬＩＵＺＢ，ＬＩＵＹＬ．Ａｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｏｗｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｔｈｅｅｎｔｒａｎｃｅｒｅｇｉｏｎｏｆｔｈｅｒａｄｉａｌｄｉｆｆｕｓｅｄｌａｍｉｎａｒｆｌｏｗｂｅｔｗｅｅｎｐａｒａｌｌｅｌｄｉｓｋｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉ⁃ｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９８５（３）：８３－９１．ʌ１１ɔ袁镒吴．雷诺数较大时平行圆板间径向扩散层流进口段半径长度［Ｊ］．力学与实践，１９９２，１４（１）：５０－５３．半导体晶圆材料的超精密加工研究方面获重要进展纳米加工过程中实现原子级精度的超精密制造对开发纳米电子器件的独特功能至关重要㊂理论上讲，半导体晶圆材料的加工极限为单原子层去除㊂以往传统的加工方法，如金刚石切削，以及后来发展的光刻技术均无法达到该加工极限㊂尽管原子层刻蚀技术或聚焦离子束辅助光刻技术可以实现原子级精度加工，但会带来表面化学污染或加工表面缺陷等问题㊂西南交通大学与清华大学摩擦学团队合作，首次基于扫描探针技术在不具有层状解理面的单晶硅材料表面实现了极限精度加工，即单层硅原子的可控去除㊂该方法不需要掩膜，无化学腐蚀，在普通潮湿环境下就可利用摩擦化学反应直接加工㊂与传统机械加工中材料的磨损㊁断裂和塑性变形不同，单晶硅原子级材料的摩擦化学去除主要归因于滑动界面间原子键合作用下基体硅原子的剥离㊂因此，原子层状材料去除后的次表层晶体结构保持完整，无滑移或晶格畸变等缺陷产生㊂在该研究中，通过高分辨透射电镜观测给出了单晶硅材料原子层状去除的直接证据，并结合分子动力学模拟揭示了硅原子的摩擦化学剥离机制㊂单晶硅作为半导体和光学工业应用最为广泛的晶体材料之一，其表面的超精密加工是大规模集成电路向结构立体化和布线多层化发展的基础㊂单晶硅表面的极限精度加工研究将助于提出在微小压力下实现大面积全局平坦化表面制造的新原理和新方法，为促进微纳电子器件持续微型化和集成化奠定理论基础㊂除此之外，基于摩擦化学反应的扫描探针加工技术也可扩展至其它材料的超精密加工，如在砷化镓表面为量子点的定点生长加工纳米织构母版，以及实现二维材料的层状去除等㊂６润滑与密封第４３卷。
溶液相制备Ⅱ—Ⅳ族半导体纳米材料研究新进展
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纳米材料 是指颗 粒 尺 度在
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新型半导体材料与微电子技术
新型半导体材料与微电子技术随着科技的发展，半导体材料和微电子技术已成为现代工业的关键领域。
今天，我们将探讨新型半导体材料和微电子技术的最新发展和应用领域。
一、新型半导体材料的发展传统的半导体材料主要是硅（silicon），但随着技术的不断进步和应用需求的变化，新型半导体材料已逐渐成为半导体产业的热点。
新型半导体材料一般指化合物半导体、有机半导体、半金属等材料。
1、化合物半导体化合物半导体的原理是利用两种或两种以上的元素形成有列不平等电性的键。
常见的化合物半导体包括氮化硅、硫化硒等。
氮化硅是一种新型的半导体材料，具有高硬度、高熔点和高化学稳定性等优点，已经被广泛应用于电力电子、光电子和微电子等领域。
2、有机半导体有机半导体是指以碳、氢、氮、氧、硫等有机化合物为基础材料的半导体。
由于有机半导体具有低成本、低能耗、柔性加工等特点，已成为研究的热点。
它们被广泛应用于屏幕显示器、智能手机、平板电脑等产品中。
3、半金属半金属是指在一定条件下由导带和价带同时填满的材料。
相对于硅（Si）等传统半导体材料，半金属材料具有能量传输更快、发热更少等特点，因此更具有潜力。
此外，半金属还可以在薄膜太阳能电池等方面发挥作用。
二、微电子技术的应用微电子技术是指将电子元器件制造成非常小的尺寸，使其可以嵌入各种产品中的一种技术。
现在，它被广泛应用于计算机、智能手机、各种家电、汽车电子等领域。
1、计算机计算机技术的目标是使电子电路集成的尺寸不断缩小，尽可能提高效率，以满足日益增长的数据处理需求。
微电子技术的应用使计算机处理速度得到大大提高，处理效率也更高。
2、智能手机微电子技术的应用使得智能手机的设计越来越小、轻便、功能强大。
各种软件和硬件的精度、稳定性和耐久性都得到了显著提高。
此外，智能手机还集成了各种先进的传感器和探测器，如加速计、光传感器和陀螺仪等。
3、各种家电在微电子技术的帮助下，各种家电产品也得以实现更加智能化、精确化的控制。
半导体材料研究的新进展
半导体二极管和三极管
二. N型半导体和P型半导体
1. 本征半导体与掺杂半导体
在常温下，本征半导体的两种载流子数量还是极少 的，其导电能力相当低。 如果在半导体晶体中掺入微量杂质元素，将得到掺 杂半导体，而掺杂半导体的导电能力将大大提高。
由于掺入杂质元素的不同，掺杂半导体可分为两大 类——N型半导体和 P型半导体。
半导体二极管和三极管
• 肖特基缺陷和弗仑克尔缺陷统称点缺陷。 • 虽然这两种点缺陷同时存在，但由于在Si、Ge中形成间隙
原子一般需要较大的能量，所以肖特基缺陷存在的可能性
远比弗仑克尔缺陷大，因此Si、Ge中主要的点缺陷是空位
(a) 弗仑克尔缺陷 (b) 肖特基缺陷 图1.11 点缺陷
半导体二极管和三极管
价电子受到激发，形成自 由电子并留下空穴。 自由电子和空穴同时产生 半导体中的自由电子和空 穴都能参与导电——半导 体具有两种载流子。
价电子
硅原子
载流子的产生与复合：
共价键
半导体二极管和三极管
• 本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现， 同时又不断进行复合。在一定温度下，载流子 的产生与复合会达到动态平衡，即载流子浓度 与温度有关。温度愈高，载流子数目就愈多， 导电性能就愈好——温度对半导体器件的性能 影响很大。 • 半导体中的价电子还会受到光照而激发形成自 由电子并留下空穴。光强愈大，光子就愈多， 产生的载流子亦愈多，半导体导电能力增强。 故半导体器件对光照很敏感。 • 杂质原子对导电性能的影响将在下面介绍。
一晶面发生移动，如图1.12(a)所示。这种相对移动称为滑移， 在其上产生滑移的晶面称为滑移面，滑移的方向称为滑移向。
(a) (b) 图1.12 应力作用下晶体沿某一晶面的滑移
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半导体材料研究的新进展王占国(中国科学院半导体研究所，半导体材料科学实验室，北京100083摘要:首先对作为现代信息社会的核心和基础的半导体材料在国民经济建设、社会可持续发展以及国家安全中的战略地位和作用进行了分析，进而介绍几种重要半导体材料如，硅材料、GaAs和InP单晶材料、半导体超晶格和量子阱材料、一维量子线、零维量子点半导体微结构材料、宽带隙半导体材料、光学微腔和光子晶体材料、量子比特构造和量子计算机用材料等目前达到的水平和器件应用概况及其发展趋势作了概述。
最后，提出了发展我国半导体材料的建议。
本文未涉及II-VI族宽禁带与II-VI族窄禁带红外半导体材料、高效太阳电池材料Cu(In,GaSe2、CuIn(Se,S等以及发展迅速的有机半导体材料等。
关键词:半导体材料；量子线;量子点材料；光子晶体中图分类号:TN304.01 文献标识码:A 文章编号:1003-353X(200203-0008-05 New progress of studies on semiconductormaterialsWANG Zha n-guo(Lab. of Semic on ductor Materials Scien ce,I nstitute of Semico nductors,Chinese Academy of Sciences , Beijing 100083, ChinaAbstract:The strategic positi on and importa nt role of semic on ductor materials, as a core and foundation of the information society, for development of national economic, national safety and society progressare analyzed first in this paper. Then the present status and future prospects of studies on semic on ductor materials such as silic on crystals, III-V compo und semic on ductor materials and GaAs,l nP and silic on based superlattice and quantum well materials, quantum wires and quantum dots materials, microcavity and photonic crystals, materi-als for quantum computation and wide band gap materials as well are briefly discussed.Fin ally the suggesti ons for the developme nt of semic on ductor materials in our country are proposed. II-VI narrow and wide band gap materials, solar cell materials and organic materials for optoelectronic devices etc. are not included in this article.K e y w o r d s: semic on ductor materials;qua ntum wire;qua ntum dot materials;phot onic materials1半导体材料的战略地位本世纪中叶，半导体单晶硅材料和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功,导致了电子工业革命，深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式彻底改变了人们的生活方式。
70年代初，石英光导纤维材料和GaAs等川-V族化合物半导体材料及其G a A s激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。
超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从过去的杂质工程”发展到能带工程”出现了以电学特性和光学特性可剪裁”为特征的新范筹，使人类跨入到量子效应国家基础研究发展规划项目（G20000683008和低维结构特性的新一代半导体器件和电路时代。
半导体微电子和光电子材料已成为21世纪信息社会高技术产业的基础材料。
它的发展将会使通信、高速计算、大容量信息处理、空间防御、电子对抗以及武器装备的微型化、智能化等这些对于国民经济和国家安全都至关重要的领域产生巨大的技术进步，受到了各国政府极大的重视。
下面就几种主要的半导体材料研究进展作一简单地介绍。
2几种主要半导体材料的发展现状与趋势2.1 硅材料从提高硅集成电路成品率，降低成本看,增大直拉硅（CZ-Si单晶的直径仍是今后CZ-Si发展的总趋势。
目前直径为8英寸（200m m的S i单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300m m硅片的集成电路（I C技术正处在由实验室向工业生产转变中。
目前已有一个300mm硅片的超达规模集成电路（U L S I试生产线正在运转,另外几个试生产线和一个生产线业已建成。
预计2001年300mm, 0.18 m工艺的硅ULSI生产线将投入规模生产,300mm, 0.13 m工艺生产线也将在2003年完成评估。
直径18英寸硅片预计2007年可投入生产，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。
日本1999年国内生产6~12英寸的硅单晶为7000吨（8000亿日元。
18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片也已研制成功。
从进一步提高硅IC的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。
目前，直径8英寸的硅外延片已研制成功，更大尺寸的外延片也在开发中。
理论分析指出，30n m左右将是硅M O S集成电路线宽的极限”尺寸。
这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、S i O2自身性质的限制。
尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3N等来替代SiO2,低K介电互连材料，用C u代替A l引线以及采用系统集成芯片（system on a chip技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能,但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。
为此，人们正在寻求发展新材料、新技术，如,纳米材料与纳米电子、光电子器件、分子计算机、 D N A生物计算机、光子计算机和量子计算机等。
其中，以G a A s、I n P为基的化合物半导体材料，特别是纳米半导体结构材料（二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料以及可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等是最有希望的替补材料之一。
2.1 GaAs和InP单晶材料G a A s和I n P是微电子和光电子的基础材料，为直接带隙,具有电子饱和漂移速度咼、耐咼温、抗辐照等特点，在超咼速、超咼频、低功耗、低噪音器件和电路特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。
目前，世界GaAs单晶的总年产量已超过200吨（日本1999年的GaAs单晶的生产量为94吨,G a P为27吨,其中以低位错密度的V G F和H B方法生长的2~3英寸的导电GaAs衬底材料为主；近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4,6 和8英寸的SI-GaAs发展很快,4英寸70cm长,6英寸35cm长和8英寸的半绝缘砷化钾（S I-G a A s也在日本研制成功。
美国摩托罗拉公司正在筹建6英寸的SI-GaAs 集成电路生产线。
预计1998~2003年,GaAs外延片市场以每年30%的速度增长（SI- GaAs 片材1998年销售为1.24亿美元。
InP具有比GaAs更优越的高频性能，发展的速度更快;但不幸的是，研制直径3英寸以上大直径的InP单晶的关键技术尚未完全突破，价格居高不下。
GaAs和InP单晶的发展趋势是:(1增大晶体直径，目前3~4英寸的SI-GaAs已用于大生产，预计21世纪初的头几年直径为6英寸的SI-GaAs也将投入工业应用。
(2提高材料的电学和光学微区均匀性。
(3降低单晶的缺陷密度，特别是位错。
(4GaAs和InP单晶的VGF生长技术发展2.3半导体超晶格、量子阱材料半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术(M B E,M O C V D的新一代人工构造材料。
它Semic on ductor T ech no logy Vol. 27 No. 3March 20029以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想，即从过去的所谓杂质工程”发展到能带工程”出现了电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。
2.3.1 III-V族超晶格、量子阱材料GaAIAs/GaAs,Gal nAs/GaAs, AlGaI nP/ GaAs; GaI nAs/l nP,AII nAs/l nP,InGaAsP/InP等GaAs、InP基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。
高电子迁移率晶体管(HE M T,贋高电子迁移率晶体管(P-HEMT器件最好水平已达fmax=600GHz,输出功率58m W,功率增益6.4d B;双异质结晶体管(H B T的最高频率fmax也已高达500G H乙H E M T逻辑大规模集成电路研制也达很高水平。
基于上述材料体系的光通信用1.3 m和1.5 m的量子阱激光器和探测器，红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化；表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。
目前，研制高质量的1.5 m分布反馈(DFB激光器和电吸收(EA调制器单片集成InP基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键，在实验室西门子公司已完成了80M0Gbps传输40km的实验。
另外，用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。
虽然常规量子阱结构端面发射激光器是目前光电子领域占统治地位的有源器件但由于其有源区极薄(约0.01 m 端面光电灾变损伤，大电流电热烧毁和光束质量差一直是此类激光器的性能改善和功率提高的难题。
采用多有源区量子级联耦合是解决此难题的有效途径之一。