硅是什么材料?

重要的半导体材料。

电子工业上使用的硅应具有高纯度和优良的电学和机械等性能。硅是产量最大、应用最广的半导体材料，它的产量和用量标志着一个国家的电子工业水平。

在研究和生产中，硅材料与硅器件相互促进。在第二次世界大战中，开始用硅制作雷达的高频晶体检波器。所用的硅纯度很低又非单晶体。

1950年制出第一只硅晶体管，提高了人们制备优质硅单晶的兴趣。1952年用直拉法(CZ)培育硅单晶成功。1953年又研究出无坩埚区域熔化法(FZ)，既可进行物理提纯又能拉制单晶。1955年开始采用锌还原四氯化硅法生产纯硅，但不能满足制造晶体管的要求。

硅具有优良的半导体电学性质。禁带宽度适中，为1.12电子伏。载流子迁移率较高，电子迁移率为1350厘米2/伏·秒，空穴迁移率为480厘米2/伏·秒。

本征电阻率在室温(300K)下高达2.3×105欧·厘米,掺杂后电阻率可控制在104～10-4 欧·厘米的宽广范围内，能满足制造各种器件的需要。硅单晶的非平衡少数载流子寿命较长,在几十微秒至1毫秒之间。

半导体材料有：元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体，具体如下。

一、元素半导体

在元素周期表的ⅢA族至IVA族分布着11种具有半导性的元素，其中C表示金刚石。C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态；B、Si、Ge、Te具有半导性；Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。P的熔点与沸点太低，Ⅰ的蒸汽压太高、容易分解，所以它们的实用价值不大。

As、Sb、Sn的稳定态是金属，半导体是不稳定的形态。B、C、Te也因制备工艺上的困难和性能方面的局限性而尚未被利用。

因此这11种元素半导体中只有Ge、Si、Se 3种元素已得到利用。Ge、Si仍是所有半导体材料中应用最广的两种材料。

二、无机化合物半导体

分二元系、三元系、四元系等。二元系包括：Ⅳ－Ⅳ族：SiC和Ge-Si合金都具有闪锌矿的结构。

Ⅲ－Ⅴ族：由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb组成，典型的代表为GaAs。它们都具有闪锌矿结构，它们在应用方面仅次于Ge、Si，有很大的发展前途。

Ⅱ－Ⅵ族：Ⅱ族元素Zn、Cd、Hg和Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物，是一些重要的光电材料。ZnS、CdTe、HgTe具有闪锌矿结构。

Ⅰ－Ⅶ族：Ⅰ族元素Cu、Ag、Au和Ⅶ族元素Cl、Br、I形成的化合物，其中CuBr、CuI具有闪锌矿结构。

Ⅴ－Ⅵ族：Ⅴ族元素As、Sb、Bi和Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物具有的形式，如Bi2Te3、Bi2Se3、Bi2S3、As2Te3等是重要的温差电材料。

第四周期中的B族和过渡族元素Cu、Zn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的氧化物，为主要的热敏电阻材料。

某些稀土族元素Sc、Y、Sm、Eu、Yb、Tm与Ⅴ族元素N、As或Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物。

三、有机化合物半导体

已知的有机半导体有几十种，熟知的有萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，它们作为半导体尚未得到应用。

四、非晶态与液态半导体

这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。

半导体龙头企业如下：

1、硅片：中环股份、上海硅产业（上海新阳占股7%）8寸均已量产，12寸上硅2019年底量产，中环2020年第一季度量产。

2、光刻胶及试剂：北京科华、晶瑞股份、南大光电、上海新阳；光刻胶技术路线：紫外宽谱300-450nm→G线436nm→i线365nm→KrF248nm→ArF193nm→EUV13.5nm，北京科华量产KrF，晶瑞股份量产i线，南大光电ArF生产线快竣工了，上海新阳ArF在研。

3、掩膜版：无锡迪思微电子、无锡中微，路维光电、深圳清溢光电；主要晶圆厂自制。

4、特种气体：华特气体、中船重工718所、南大光电、雅克科技；不存在明显竞争关系，晶圆制造中需要上百种特气，各家供应不同品种，华特销售额国内第一。

5、湿电子化学品：江化微、晶瑞股份、巨化股份、上海新阳；江化微是龙头，份额最大，2020年产能增加四倍，晶瑞股份主营锂电池方面。

6、CMP抛光材料：安集科技、鼎龙股份、江丰电子；CMP抛光液龙头是安集科技，CMP抛光垫是鼎龙股份和江丰电子竞争。

7、金属靶材：江丰电子；导体用的靶材目前只有江丰电子。

8、封装基板：深南电路，兴森科技。

9、石英材料：石英股份，菲利华

10、氮化冢材料：三安光电，海特高新

11、上海新阳(SZ300236)：涉及硅片、光刻胶、湿电子化学品，市场前景大；

12、江丰电子(SZ300666)：半导体靶材龙头并向光伏、显示材料等靶材发展，也拓展抛光材料，开发生产设备，实力雄厚；

13、江化微(SH603078)：产能爆发在即；

14、中环股份：半导体材料比重最大的部分，马上量产出货，掌握硅片全产业链，比上硅优势大，正在进行混改，极有可能被资金雄厚的TCL集团收购

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