半导体材料是指什么？种类有哪些？-三个皮匠报告

1.半导体材料

从广义上来说，半导体材料是指半导体器件制备过程中所使用的材料，通常包含半导体芯片制造与封装材料;从狭义上来说，半导体材料特指处于绝缘体和导体之间的材料。

2.半导体材料发展历程

第一代半导体材料指锗(Ge)和硅(Si)，50年代Ge在半导体中占主导地位，主要用于低电压、低频、中功率器件，由于耐高温、抗辐射性能较差，60年代后期逐渐被Si取代。Si在自然界储量大，大尺寸晶圆制备技术、芯片制造工艺成熟，Si基芯片产业遵循摩尔定律快速发展，应用于分立器件、集成电路，目前全球95%以上的半导体芯片和器件是用Si作为基础材料生产的，目前商用晶圆尺寸已经拓展到12英寸(300mm)。

第二代半导体材料主要是指以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)为代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，发展于20世纪80年代，具有载流子浓度低、光电特性好、耐热、抗辐射等特性，主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，但由于资源稀缺、大尺寸制备困难、价格贵、有毒性、污染环境，应用受到一定局限。以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料发展于20世纪90年代，具有耐高温、耐高压、高电流、高频、低导通电阻等特点，广泛应用于高电压、高功率、高频领域。

第三代半导体材料包括：碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、金刚石、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)等。第三代半导体材料性能优势及应用领域相比第一、二代半导体，第三代半导体具有禁带宽度更宽、电子漂移饱和速率更高、绝缘击穿场强更高、热导率更高等特点。其具体性能参数指标见表1。与Si材料相比，SiC和GaN禁带宽度约为Si的3倍，击穿场强超过10倍，具有低导通损耗，适用于高压高功率器件;SiC热导率约为Si的3.3倍，具有良好的散热特性，可以减少器件体积，适用于高温器件;GaN的电子漂移饱和速率为Si的2.5倍，有利于简化外围组件降低成本，适用于高频率器件。

3.半导体材料分类

(1)有机半导体材料

有机半导体材料具有热激活电导率，如萘蒽，聚丙烯和聚二乙烯苯以及碱金属和蒽的络合物，有机半导体材料可分为有机物，聚合物和给体受体络合物三类。有机半导体芯片等产品的生产能力差，但是拥有加工处理方便，结实耐用，成本低廉，耐磨耐用等特性。

(2)化合物半导体材料

化合物半导体材料种类繁多，按元素在周期表族来分类，分为三五族，二六族，四四族等。如今化合物半导体材料已经在太阳能电池，光电器件，超高速器件，微波等领域占据重要位置，且不同种类具有不同的应用。总之，半导体材料的发展迅速，应用广泛，随着时间的推移和技术的发展，半导体材料的应用将更加重要和关键，半导体技术和半导体材料的发展也将走向更高端的市场。

(3)元素半导体材料

硅在当前的应用相当广泛，他不仅是半导体集成电路，半导体器件和硅太阳能电池的基础材料，而且用半导体制作的电子器件和产品已经大范围的进入到人们的生活，人们的家用电器中所用到的电子器件80%以上与案件都离不开硅材料。锗是稀有元素，地壳中的含量较少，由于锗的特有性质，使得它的应用主要集中与制作各种二极管，三极管等。而以锗制作的其他钱江如探测器，也具有着许多的优点，广泛的应用于多个领域。

(4)非晶半导体材料

非晶半导体按键合力的性质分为共价键非晶半导体和离子键非晶半导体两类，可用液相快冷方法和真空蒸汽或溅射的方法制备。在工业上，非晶半导体材料主要用于制备像传感器，太阳能锂电池薄膜晶体管等非晶体半导体器件。

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