半导体的材料:常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化镓、磷化镓等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。
半导体的作用:
(1)集成电路 它是半导体技术发展中最活跃的一个领域,已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管,可在一片硅片上制成一台微信息处理器,或完成其它较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗,并使信息处理速度达到微微秒级。
(2)微波器件 半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已广泛使用。在厘米波段,发射器件的功率已达到数瓦,人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。
(3)光电子器件 半导体发光、摄象器件和激光器件的发展使光电子器件成为一个重要的领域。它们的应用范围主要是:光通信、数码显示、图象接收、光集成等。
半导体的特点:
(1)电阻率的变化受杂质含量的影响极大。例如,硅中只含有亿分之一的硼,电阻率就会下降到原来的千分之一。如果所含杂质的类型不同,导电类型也不同。由此可见,半导体的导电性与所含的微量杂质有着非常密切的关系。
(2)电阻率受外界条件(如热、光等)的影响很大。温度升高或受光照射时均可使电阻率迅速下降。一些特殊的半导体在电场或磁场的作用下,电阻率也会发生改变。
拓展:半导体的未来发展
以GaN(氮化镓)为代表的第三代半导体材料及器件的开发是新兴半导体产业的核心和基础,其研究开发呈现出日新月异的发展势态。GaN基光电器件中,蓝色发光二极管LED率先实现商品化生产 成功开发蓝光LED和LD之后,科研方向转移到GaN紫外光探测器上 GaN材料在微波功率方面也有相当大的应用市场。氮化镓半导体开关被誉为半导体芯片设计上一个新的里程碑。美国佛罗里达大学的科学家已经开发出一种可用于制造新型电子开关的重要器件,这种电子开关可以提供平稳、无间断电源。
日本对韩国三种半导体关键原材料的出口管制,无意之中不但保留了韩国半导体产业对日本的严重依赖,同时又爆出了日本在半导体原材料领域竟然如此之强。虽然日本看似在成品领域丢盔弃甲,其实只是产业大挪移转向到更深层次的关键原材料和关键零部件的产业中去,不赚成品钱去能卡住成品制造的脖子!
据SEMI推测,日企在全球半导体材料市场上所占的份额达到约52%,特别是在材料方面,日本的优势更为明显,包括硅晶圆、光刻胶、键合引线、模压树脂及引线框架等都占有优势,特别是在上游材料中,是绝对的优势。
在半导体的材料领域,几乎被日本企业垄断,信越、SUMCO(三菱住友株式会社)、住友电木、日立化学、京瓷化学等,垄断全球52%的半导体材料市场。
国产半导体材料有个显著特点,在各个领域均有所布局,但所占份额不高,以中低端为主,背后的原因是,我国成为制造大国不过是近十来年的事,而日本之所以在中高端特别是尖端半导体材料上占据垄断地位,这和它曾经是半导体产业大国有直接关系,在上世纪90年代之前,日本是全球份额第一的半导体存储大国。
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