半导体材料的历史现状及研究进展(精)

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半导体材料发展的历程

半导体材料发展的历程一、早期阶段半导体材料的发展始于20世纪初。

早期的半导体材料主要是以硒和碲等元素为基础的化合物。

这些化合物在电导率方面介于导体和绝缘体之间，因此被称为半导体。

然而，由于制备方法的限制以及材料本身的不稳定性，早期的半导体材料在实际应用中并不常见。

二、晶体管的发明20世纪40年代，晶体管的发明引领了半导体材料的发展。

晶体管是一种利用半导体材料的特性进行信号放大和开关控制的设备。

最早的晶体管是用硅和锗等材料制成的。

这些材料具有稳定的晶格结构和较高的电导率，使得晶体管能够稳定地工作在高频率下，为电子技术的发展提供了基础。

三、集成电路的诞生20世纪60年代，集成电路的诞生推动了半导体材料的进一步发展。

集成电路是将多个晶体管和其他电子元件集成在一块半导体芯片上的技术。

为了实现集成电路的制造，半导体材料的质量和稳定性提出了更高的要求。

这促使科学家不断改进制备方法，探索新的半导体材料，如硅和化合物半导体。

四、化合物半导体的崛起化合物半导体在半导体材料发展中扮演着重要的角色。

与硅相比，化合物半导体具有更高的电子迁移率，更适合高频和高速应用。

此外，化合物半导体还具有较宽的能带隙，使其在光电器件领域具有广阔的应用前景。

例如，氮化镓材料被广泛应用于发光二极管和激光器等光电器件中，其高效的发光性能为光通信和显示技术的发展做出了重要贡献。

五、新型材料的涌现近年来，随着科技的不断进步，一些新型半导体材料开始涌现。

例如，石墨烯作为一种二维材料，具有优异的电子输运性能和独特的光学特性，被认为是下一代半导体材料的候选者之一。

另外，钙钛矿材料由于其优异的光电性能，也引起了广泛的关注和研究。

这些新型材料的涌现为半导体技术的进一步发展提供了新的机遇。

六、应用领域的拓展随着半导体材料的不断发展，其应用领域也得到了广泛的拓展。

除了传统的电子器件领域，如计算机、手机和电视等，半导体材料还在能源、医疗和环境等领域发挥着重要作用。

半导体技术的现状与发展趋势

半导体技术的现状与发展趋势近年来，随着新能源、智能制造、云计算、人工智能等新技术的快速普及，对电子信息产品的需求量不断增多，而半导体技术就是这些新技术的基石之一。

半导体技术主要包括晶体管、集成电路、ASIC、MEMS、LED等多个领域，涵盖了通信、计算、存储、制造、照明、医疗等多个领域，具有广泛的应用和市场。

半导体技术的现状中国半导体产业已迈入快速发展的新阶段，全球半导体产业的格局也在不断地重构，主要包括以下几个方面：一、应用领域不断扩大目前，半导体产业的应用领域已从计算机和通信领域扩展到了汽车、家电、航空、医疗等多个领域。

在智能手机普及的背景下，移动互联网和物联网快速发展，对半导体的需求量持续增加。

智能汽车、人工智能和5G等新技术快速发展，也将催生半导体市场的不断扩大。

二、技术升级带动创新发展半导体技术的升级换代，催生了许多新的创新和技术突破。

目前，半导体产业的技术发展向着芯片微型化、智能化、安全化、节能化、工艺复杂化等方向快速发展。

同时，新的材料、工艺、器件结构的不断涌现，也在推进行业的技术革新。

三、国产成果不断涌现中国的半导体产业已经从跟随者转变为追赶者，目前在技术和市场方面都取得了很大的进展。

2019年底，中国的8英寸晶圆厂数量已经增加到了15家，国际其他地区的8英寸晶圆产能有望继续向中国转移。

在半导体材料、设备、器件、技术等方面，国产成果不断涌现，为中国半导体产业的快速发展提供了坚实的支撑。

半导体技术的发展趋势未来，半导体市场仍然会发生深刻的变化，主要趋势可能包括以下几个方面：一、先进制程不断普及目前，20纳米、16纳米和10纳米以下的制程已经逐渐成为半导体产业的主流，而7纳米的制程已经进入了量产的阶段。

未来，半导体行业将持续推进往纳米级别的晶圆制程技术，为智能制造、新能源、5G等新技术的应用提供更加完善的解决方案。

二、人工智能产业的推动人工智能是目前半导体产业的主要推动力之一。

在目前半导体领域最火热的人工智能芯片领域，华为、海思、寒武纪、云天励飞等国内企业已经推出了多款产品。

半导体历史状况及应用论文

半导体历史状况及应用论文半导体历史状况及应用论文半导体是一类能够在一定条件下既能导电又能绝缘的材料。

半导体技术的发展对现代电子技术、通信技术、信息技术等领域产生了深远的影响。

下面将从半导体的历史状况和应用两个方面展开，进行论述。

一、半导体历史状况半导体的历史可以追溯到19世纪末。

1883年，美国科学家霍尔斯特(Holst)通过对铜砷矿石的研究，首次发现了半导体的性质。

1897年，赖特(Wright)发现了由硒制成的曲面薄膜能够产生电流。

但是，当时对半导体的潜在应用并没有太多认识。

20世纪初，德国科学家恩斯特·约瑟夫·罗素(Ruska)发明了电子显微镜，使得人们可以直接观察到物质的微观结构。

这对于半导体研究起到了重要的推动作用。

此后，人们对半导体材料性质的研究取得了突破性进展。

20世纪50年代，半导体材料的研究进入了一个新的阶段。

德国物理学家布朗(Georg von Bogdanovich Brown)首次提出“掺杂”这个概念，通过在半导体材料中引入杂质元素，改变了材料的导电性质。

这一发现使半导体材料的应用领域得到了极大的拓展。

1951年，美国贝尔实验室的三位科学家肖克利(William Shockley)、巴丁(John Bardeen)和布瑞顿(Walter H. Brattain)合作发明了第一台晶体管，这一发明被认为是半导体技术的重要里程碑。

晶体管的发明使得电子技术进入了一个新时代，开启了半导体技术的广泛应用。

二、半导体应用半导体技术的应用广泛涉及到电子技术、通信技术、信息技术等多个领域。

1. 电子技术领域：半导体是电子器件的重要组成部分。

从最早的晶体管到如今的集成电路，半导体技术在电子技术领域得到了广泛应用。

半导体材料的导电性能可以通过不同掺杂方式进行调控，从而实现不同类型的电子器件。

2. 通信技术领域：半导体技术在通信领域的应用主要体现在光通信领域。

光通信是一种通过光信号进行数据传输的技术，而半导体激光器就是其中的关键设备。

半导体技术的发展历程

半导体技术的发展历程随着科技的不断进步，半导体技术在当今的信息时代扮演着重要的角色。

从最早的晶体管到如今的集成电路，半导体技术经历了一个漫长而辉煌的发展历程。

本文将从半导体的起源开始，梳理出半导体技术的发展脉络。

20世纪初，半导体技术的雏形开始显露出来。

当时，人们对电子运动的研究已经取得了一定的成果，而半导体材料的特殊性质引起了科学家们的兴趣。

1904年，德国物理学家赫尔曼·冯·辛诺发现了半导体材料的电导率与温度之间的关系，为后来的半导体研究奠定了基础。

1926年，美国物理学家朱利安·赫尔茨发现了硅晶体的半导体性质，并提出了半导体理论。

这一发现引发了人们对半导体材料的深入研究。

然而，在当时，由于材料制备和加工工艺的限制，半导体技术的应用范围非常有限。

直到1947年，贝尔实验室的威廉·肖克利和沃尔特·布拉顿偶然发现了晶体管效应，半导体技术才真正进入了实用化阶段。

晶体管的发明使得电子设备的体积大大减小，性能得到了极大的提升。

这一发现被誉为电子技术史上的重大突破，也为半导体技术的快速发展奠定了基础。

20世纪50年代，半导体技术开始进入了集成电路时代。

1958年，杰克·基尔比发明了第一块集成电路，将多个晶体管集成在一块芯片上。

这一突破彻底改变了电子设备的制造方式，使得电子产品的性能提升和体积缩小成为可能。

随后的几十年间，半导体技术不断取得突破。

1960年代，人们开始尝试使用光刻技术制造集成电路，从而提高了电路的复杂度和可靠性。

1971年，英特尔公司推出了第一款微处理器，开创了个人电脑时代。

微处理器的问世将计算能力集成到了一个芯片上，为电子产品的普及奠定了基础。

20世纪80年代和90年代，半导体技术迎来了飞速发展。

制程工艺的不断进步使得集成电路的集成度越来越高，功耗和体积也得到了大幅度的降低。

此外，半导体材料的研究也取得了重要进展，如硅基光电子技术和新型半导体材料的应用，进一步拓宽了半导体技术的应用领域。

半导体材料的历史现状及研究进展(精)

半导体材料的历史现状及研究进展(精)半导体材料的研究进展摘要:随着全球科技的快速发展,当今世界已经进入了信息时代,作为信息领域的命脉,光电子技术和微电子技术无疑成为了科技发展的焦点。

半导体材料凭借着自身的性能特点也在迅速地扩大着它的使用领域。

本文重点对半导体材料的发展历程、性能、种类和主要的半导体材料进行了讨论,并对半导体硅材料应用概况及其发展趋势作了概述。

关键词:半导体材料、性能、种类、应用概况、发展趋势一、半导体材料的发展历程半导体材料从发现到发展,从使用到创新,拥有这一段长久的历史。

宰二十世纪初,就曾出现过点接触矿石检波器。

1930年,氧化亚铜整流器制造成功并得到广泛应用,是半导体材料开始受到重视。

1947年锗点接触三极管制成,成为半导体的研究成果的重大突破。

50年代末,薄膜生长激素的开发和集成电路的发明,是的微电子技术得到进一步发展。

60年代,砷化镓材料制成半导体激光器,固溶体半导体此阿里奥在红外线方面的研究发展,半导体材料的应用得到扩展。

1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研制成功,是的半导体器件的设计与制造从杂志工程发展到能带工程,将半导体材料的研究和应用推向了一个新的领域。

90年代以来随着移动通信技术的飞速发展,砷化镓和磷化烟等半导体材料成为焦点,用于制作高速高频大功率激发光电子器件等;近些年,新型半导体材料的研究得到突破,以氮化镓为代表的先进半导体材料开始体现出超强优越性,被称为IT产业的新发动机。

新型半导体材料的研究和突破,常常导致新的技术革命和新兴产业的发展.以氮化镓为代表的第三代半导体材料,是继第一代半导体材料(以硅基半导体为代表和第二代半导体材料(以砷化镓和磷化铟为代表之后,在近10年发展起来的新型宽带半导体材料.作为第一代半导体材料,硅基半导体材料及其集成电路的发展导致了微型计算机的出现和整个计算机产业的飞跃,并广泛应用于信息处理、自动控制等领域,对人类社会的发展起了极大的促进作用.硅基半导体材料虽然在微电子领域得到广泛应用,但硅材料本身间接能带结构的特点限制了其在光电子领域的应用.随着以光通状态所需的能量。

世界半导体产业发展历史及

世界半导体产业发展历史及引言：半导体产业是当今信息技术领域的核心，也是世界经济的重要组成部分。

本文将回顾世界半导体产业的发展历程，并探讨其对社会经济的影响。

一、早期发展阶段20世纪初，半导体领域的研究刚刚起步。

1904年，德国物理学家伯纳德·福斯特利特发现了半导体的导电性质，为半导体研究奠定了基础。

随后的几十年里，科学家们陆续发现了半导体材料的特性，如硅、锗等。

然而，由于技术限制和应用需求的缺乏，半导体产业的发展一度停滞。

二、半导体技术的突破1947年，贝尔实验室的肖克利团队发现了晶体管效应，这是半导体领域的一次重大突破。

晶体管的发明使得电子元件的制造和使用变得更加便捷和可靠，为半导体产业的快速发展打下了基础。

随后，随着集成电路技术的出现，半导体产业进入了快速发展的黄金时期。

三、半导体产业的崛起20世纪60年代，半导体产业开始在全球范围内兴起。

美国、日本和欧洲等地的企业纷纷投入到半导体领域的研发和生产中。

在这一时期，美国的硅谷地区逐渐成为全球半导体产业的中心。

同时，日本的半导体企业也快速崛起，迅速缩小了与美国的差距。

到了20世纪70年代，日本超过了美国，成为全球最大的半导体生产国。

四、半导体产业的全球化20世纪80年代，半导体产业进入了全球化阶段。

美国、日本、韩国、台湾等地的企业开始在全球范围内建立生产基地，并进行技术合作和市场开拓。

随着中国改革开放的推进，中国也逐渐成为全球半导体产业的重要参与者。

中国政府大力支持半导体产业的发展，并出台了一系列政策措施，吸引了大量国际半导体企业的投资。

五、半导体产业的现状与未来当前，全球半导体产业正处于高速发展的阶段。

新一代半导体技术，如量子计算、三维芯片等，正在不断涌现。

同时，人工智能、物联网、5G等新兴技术的快速发展也对半导体产业提出了新的挑战和机遇。

为了应对竞争和提高市场份额，各国半导体企业纷纷加大研发投入，推动技术创新和产业升级。

总结：世界半导体产业经历了从起步阶段到技术突破，再到全球化发展的过程。

(整理)半导体材料发展简史

半导体材料的发展简史半导体材料是半导体工业的基础，它的发展对半导体工业的发展具有极大的影响。

如果按化学成分及内部结构，半导体材料大致可以分为以下几类：一是元素半导体材料，包括锗(Ge)、硅(Si)、硒(Se)、硼(B)等。

20世纪50年代，锗在半导体工业中占主导地位，但锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差，到20世纪60年代后期逐渐被硅材料取代。

用硅制造的半导体器件，耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件。

因此，硅已成为应用最多的一种半导体材料，目前的集成电路大多数是用硅材料制造的。

二是化合物半导体，它是由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料。

它的种类很多，重要的有砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、锑化铟(InSb)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、硫化镉(CdS)等。

其中砷化镓是除硅之外研究最深入、应用最广泛的半导体材料。

由于砷化镓是一种直接带隙的半导体材料，并且具有禁带宽度宽、电子迁移率高的优点，因而砷化镓材料不仅可直接研制光电子器件，如发光二极管、可见光激光器、近红外激光器、量子阱大功率激光器、红外探测器和高效太阳能电池等，而且在微电子方面，以半绝缘砷化镓(Si-GaAs)为基体，用直接离子注入自对准平面工艺研制的砷化镓高速数字电路、微波单片电路、光电集成电路、低噪声及大功率场效应晶体管，具有速度快、频率高、低功耗和抗辐射等特点。

碳化硅由于其抗辐射能力强、耐高温和化学稳定性好，在航天技术领域有着广泛的应用。

氮化镓材料是近十年才成为研究热点，它是一种宽禁带半导体材料（Eg＝3.4eV），具有纤锌矿结构的氮化镓属于直接跃迁型半导体，是制作绿光、蓝光、紫光乃至紫外发光二极管、探测器和激光器的材料。

氮化镓可以与氮化铟（Eg＝1.9eV）、氮化铝（Eg＝6.2eV）形成合金InGaN、AlGaN，这样可以调制禁带宽度，进而调节发光管、激光管等的波长。

三是非晶半导体。

上面介绍的都是具有确定晶格结构的半导体材料，在这些材料中原子排列具有对称性和周期性。

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一、发展现状1.1半导体技术的历史半导体技术是20世纪最重要的技术之一，它改变了人类社会的方方面面。

20世纪50年代晶体管技术的发明让半导体技术获得了飞速发展的契机，之后的半个世纪里，半导体技术经历了晶体管、集成电路、微处理器等多个阶段的发展，不断推动着信息产业的发展。

1.2主要应用领域半导体技术已经深入到各个领域，如电子通信、计算机、电子消费品、汽车、医疗设备等。

在电子通信领域，半导体芯片是移动通信网络的核心部件；在计算机领域，半导体技术推动了计算机的不断升级和发展；在电子消费品领域，半导体技术使得电子产品变得更加小巧、功能更加强大；在汽车领域，半导体技术实现了智能化驾驶和无人驾驶技术；在医疗设备领域，半导体技术改进了医疗设备的性能，提高了医疗水平。

1.3技术发展水平半导体技术的当前发展水平已经非常成熟，主要表现在以下几个方面：(1)集成度不断提高。

半导体技术的集成度从最初的几个晶体管到现在的数十亿甚至上百亿个晶体管，集成度的提高使得芯片的功能越来越强大。

(2)工艺精度持续提高。

半导体制造工艺的微观化、精细化和复杂化是半导体技术不断发展壮大的基础，如工艺已经进入纳米尺度，工艺的精度已经达到了几十个纳米。

(3)新材料不断涌现。

半导体技术的发展离不开各种新型材料的推动，如氮化镓、碳化硅等材料的应用正在推动半导体技术的发展。

1.4产业现状半导体产业已经成为国民经济的支柱产业，在全球范围内有着巨大的影响力。

当前，全球半导体产业呈现以下几个特点：(1)全球产业集中度逐步提高。

全球主要的半导体企业集中在美国、韩国、日本等国家，这些国家的半导体企业占据了全球市场的绝大部分份额。

(2)产业链日趋完善。

半导体产业链已经形成完整的生产体系，从设备制造到芯片设计、生产、封装测试等环节，各个环节的企业都在不断努力提高产品水平和降低成本。

1.5发展机遇与挑战半导体技术的发展面临着一系列的机遇和挑战：(1)人工智能、物联网等新兴领域的兴起为半导体技术带来了新的发展机遇，这些新的领域对于半导体芯片的要求更高，也为半导体技术提供了更广阔的应用场景。

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半导体材料的研究进展摘要:随着全球科技的快速发展,当今世界已经进入了信息时代,作为信息领域的命脉,光电子技术和微电子技术无疑成为了科技发展的焦点。

半导体材料凭借着自身的性能特点也在迅速地扩大着它的使用领域。

本文重点对半导体材料的发展历程、性能、种类和主要的半导体材料进行了讨论,并对半导体硅材料应用概况及其发展趋势作了概述。

关键词:半导体材料、性能、种类、应用概况、发展趋势一、半导体材料的发展历程半导体材料从发现到发展,从使用到创新,拥有这一段长久的历史。

宰二十世纪初,就曾出现过点接触矿石检波器。

1930年,氧化亚铜整流器制造成功并得到广泛应用,是半导体材料开始受到重视。

1947年锗点接触三极管制成,成为半导体的研究成果的重大突破。

50年代末,薄膜生长激素的开发和集成电路的发明,是的微电子技术得到进一步发展。

60年代,砷化镓材料制成半导体激光器,固溶体半导体此阿里奥在红外线方面的研究发展,半导体材料的应用得到扩展。

第三代半导体材料的兴起,是以氮化镓材料P-型掺杂的突破为起点,以高效率蓝绿光发光二极管和蓝光半导体激光器的研制成功为标志的.它将在光显示、光存储、光照明等领域有广阔的应用前景.二、半导体材料的性能半导体材料是室温下导电性介于导电材料和绝缘材料之间的一类功能材料。

靠电子和空穴两种载流子实现导电,室温时电阻率一般在10-5~107欧·米之间。

通常电阻率随温度升高而增大;若掺入活性杂质或用光、射线辐照,可使其电阻率有几个数量级的变化。

1906年制成了碳化硅检波器。

1947年发明晶体管以后,半导体材料作为一个独立的材料领域得到了很大的发展,并成为电子工业和高技术领域中不可缺少的材料。

特性和参数半导体材料的导电性对某些微量杂质极敏感。

纯度很高的半导体材料称为本征半导体,常温下其电阻率很高,是电的不良导体。

在高纯半导体材料中掺入适当杂质后,由于杂质原子提供导电载流子,使材料的电阻率大为降低。

这种掺杂半导体常称为杂质半导体。

杂质半导体靠导带电子导电的称N型半导体,靠价带空穴导电的称P 型半导体。

不同类型半导体间接触(构成PN结或半导体与金属接触时,因电子(或空穴浓度差而产生扩散,在接触处形成位垒,因而这类接触具有单向导电性。

利用PN结的单向导电性,可以制成具有不同功能的半导体器件,如二极管、三极管、晶闸管等。

此外,半导体材料的导电性对外界条件(如热、光、电、磁等因素的变化非常敏感,据此可以制造各种敏感元件,用于信息转换。

半导体材料的特性参数有禁带宽度、电阻率、载流子迁移率、非平衡载流子寿命和位错密度。

禁带宽度由半导体的电子态、原子组态决定,反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。

电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。

非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用(如光或电场下内部载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。

位错是晶体中最常见的一类缺陷。

位错密度用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度,对于非晶态半导体材料,则没有这一参数。

半导体材料的特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别,更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下,其特性的量值差别。

三、半导体材料的种类半导体材料按化学成分和内部结构,大致可分为以下几类。

1、元素半导体有锗、硅、硒、硼、碲、锑等。

50 年代,锗在半导体中占主导地位,但锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差,到 60 年代后期逐渐被硅材料取代。

用硅制造的半导体器件,耐高温和抗辐射性能较好,特别适宜制作大功率器件。

因此,硅已成为应用最多的一种增导体材料,目前的集成电路大多数是用硅材料制造的。

2、化合物半导体由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料。

它的种类很多,重要的有砷化镓、磷化锢、锑化锢、碳化硅、硫化镉及镓砷硅等。

其中砷化镓是制造微波器件和集成电的重要材料。

碳化硅由于其抗辐射能力强、耐高温和化学稳定性好,在航天技术领域有着广泛的应用。

3、无定形半导体材料用作半导体的玻璃是一种非晶体无定形半导体材料,分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃两种。

这类材料具有良好的开关和记忆特性和很强的抗辐射能力,主要用来制造阈值开关、记忆开关和固体显示器件。

4、有机半导体材料已知的有机半导体材料有几十种,包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等,目前尚未得到应用。

四、主要的半导体材料1、半导体硅材料从目前电子工业的发展来看,尽管有各种新型的半导体材料不断出现,半导体硅材料以丰富的资源、优质的特性、日臻完善的工艺以及广泛的用途等综合优势而成为了当代电子工业中应用最多的半导体材料。

硅是集成电路产业的基础,半导体材料中98%是硅。

半导体器件的95%以上是用硅材料制作的,90%以上的大规模集成电路(LSI、超大规模集成电路(VLSI、甚大规模集成电路(ULSI都是制作在高纯优质的硅抛光片和外延片上的。

硅片被称作集成电路的核心材料,硅材料产业的发展和集成电路的发展紧密相关。

半导体硅材料分为多晶硅、单晶硅、硅外延片以及非晶硅、浇注多晶硅、淀积和溅射非晶硅等。

现行多晶硅生产工艺主要有改良西门子法和硅烷热分解法。

主要产品有棒状和粒状两种,主要是用作制备单晶硅以及太阳能电池等。

生长单晶硅的工艺可分为区熔(FZ和直拉(CZ两种。

其中,直拉硅单晶(CZ-Si广泛应用于集成电路和中小功率器件。

区域熔单晶(FZ-Si目前主要用于大功率半导体器件,比如整流二极管,硅可控整流器,大功率晶体管等。

2、gaas和inp单晶材料gaas和inp是直接带隙材料,具有电子饱和漂移速度高,耐高温,抗辐照等特点;在超高速、超高频、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。

gaas和inp单晶的发展趋势是:增大晶体直径,目前4英寸的si-gaas已用于生产,预计本世纪初的头几年直径为6英寸的si-gaas也将投入工业应用;提高材料的电学和光学微区均匀性;降低单晶的缺陷密度,特别是位错;gaas 和inp单晶的vgf生长技术发展很快,很有可能成为主流技术。

3、宽带隙半导体材料宽带隙半导体材主要指的是金刚石,iii族氮化物,碳化硅,立方氮化硼以及氧化物(zno等及固溶体等,特别是sic、gan和金刚石薄膜等材料,因具有高热导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点,成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料;在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。

另外,iii族氮化物也是很好的光电子材料,在蓝、绿光发光二极管(led和紫、蓝、绿光激光器(ld以及紫外探测器等应用方面也显示了广泛的应用前景。

宽带隙半导体异质结构材料往往也是典型的大失配异质结构材料,所谓大失配异质结构材料是指晶格常数、热膨胀系数或晶体的对称性等物理参数有较大差异的材料体系,如gan/蓝宝石(sapphire,sic/si和gan/si等。

大晶格失配引发界面处大量位错和缺陷的产生,极大地影响着微结构材料的光电性能及其器件应用。

如何避免和消除这一负面影响,是目前材料制备中的一个迫切要解决的关键科学问题。

这个问题的解泱,必将大大地拓宽材料的可选择余地,开辟新的应用领域。

4、低维半导体材料实际上这里说的低维半导体材料就是纳米材料,之所以不愿意使用,主要是不想与现在热炒的所谓的纳米衬衣、纳米啤酒瓶、纳米洗衣机等混为一谈、从本质上看,发展纳米科学技术的重要目的之一,就是人们能在原子、分子或者纳米的尺度水平上来控制和制造功能强大、性能优越的纳米电子、光电子器件和电路,纳米生物传感器件等,以造福人类。

可以预料,纳米科学技术的发展和应用不仅将彻底改变人们的生产和生活方式,也必将改变社会政治格局和战争的对抗形式。

这也是为什么人们对发展纳米半导体技术非常重视的原因。

电子在块体材料里,在三个维度的方向上都可以自由运动。

但当材料的特征尺寸在一个维度上比电子的平均自由程相比更小的时候,电子在这个方向上的运动会受到限制,电子的能量不再是连续的,而是量子化的,我们称这种材料为超晶格、量子阱材料。

量子线材料就是电子只能沿着量子线方向自由运动,另外两个方向上受到限制;量子点材料是指在材料三个维度上的尺寸都要比电子的平均自由程小,电子在三个方向上都不能自由运动,能量在三个方向上都是量子化的。

基于GaAs和InP基的超晶格、量子阱材料已经发展得很成熟,广泛地应用于光通信、移动通讯、微波通讯的领域。

量子级联激光器是一个单极器件,是近十多年才发展起来的一种新型中、远红外光源,在自由空间通信、红外对抗和遥控化学传感等方面有着重要应用前景。

它对MBE制备工艺要求很高,整个器件结构几百到上千层,每层的厚度都要控制在零点几个纳米的精度,中国在此领域做出了国际先进水平的成果;又如多有源区带间量子隧穿输运和光耦合量子阱激光器,它具有量子效率高、功率大和光束质量好的特点,中国已有很好的研究基础;在量子点(线材料和量子点激光器等研究方面也取得了令国际同行瞩目的成就。

5、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(MBE,MOCVD的新一代人工构造材料。

它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想,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Ⅲ-V族超晶格、量子阱材料GaAIAs/GaAs,GaInAs/GaAs,AIGaInP/GaAs;GalnAs/InP,AlInAs/InP,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。