常见的半导体材料是什么?

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常见的半导体材料有硅(si)、锗(ge),化合物半导体如砷化镓(gaas)等,掺杂或制成其它化合物半导体材料,如硼(b)、磷(p)、锢(in)和锑(sb)等。其中硅是最常用的一种半导体材料。

半导体材料(semiconductor material)是一类具有半导体性能(导电能力介于导体与绝缘体之间,电阻率约在1mΩ·cm~1GΩ·cm范围内)、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。

半导体新型材料:

其结构稳定,拥有卓越的电学特性,而且成本低廉,可被用于制造现代电子设备中广泛使用的场效应晶体管。

科学家们表示,最新研究有望让人造皮肤、智能绷带、柔性显示屏、智能挡风玻璃、可穿戴的电子设备和电子墙纸等变成现实。

昂贵的原因主要因为电视机、电脑和手机等电子产品都由硅制成,制造成本很高而碳基(塑料)有机电子产品不仅制造方便、成本低廉,而且轻便柔韧可弯曲,代表了“电子设备无处不在”这一未来趋势。

以前的研究表明,碳结构越大,其性能越优异。但科学家们一直未曾研究出有效的方法来制造更大的、稳定的、可溶解的碳结构以进行研究,直到此次祖切斯库团队研制出这种新的用于制造晶体管的有机半导体材料。

有机半导体是一种塑料材料,其拥有的特殊结构让其具有导电性。在现代电子设备中,电路使用晶体管控制不同区域之间的电流。科学家们对新的有机半导体材料进行了研究并探索了其结构与电学属性之间的关系。

半导体材料分为元素半导体、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。

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,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。

新型材料:

其结构稳定,拥有卓越的电学特性,而且成本低廉,可被用于制造现代电子设备中广泛使用的场效应晶体管。

科学家们表示,最新研究有望让人造皮肤、智能绷带、柔性显示屏、智能挡风玻璃、可穿戴的电子设备和电子墙纸等变成现实。

昂贵的原因主要因为电视机、电脑和手机等电子产品都由硅制成,制造成本很高而碳基(塑料)有机电子产品不仅制造方便、成本低廉,而且轻便柔韧可弯曲,代表了“电子设备无处不在”这一未来趋势。

芯片是现在电子设备的核心,而且制作工艺复杂,从二极管,到硅芯片,电子 科技 取得了前所未有的发展,目前硅芯片已经从主流的28纳米,14纳米,7纳米,5纳米到现在的3纳米了,研发越来越难,投入成本越来越大,摩尔定律也已经被打破,现在芯片发展的最大困难就是硅晶圆。

未来芯片制造的方向在哪里?近期Arm给出了答案,那就是塑料芯片。据悉ARM与PragmatIC研发了6年,在2015年的时候,ARM就透露了基于Cortex M0的塑料芯片研发计划,近日Arm 近日与 PragmatIC 终于生产出了第一颗塑料芯片,其研究还发表在了《自然》杂志上,这项成果引起了非常大的轰动。不过,Arm 的研究工程师 James Myers 表示,塑料芯片目前使用的是只读处理器,只能运行内置代码,编程能力现在还未能实现,预计不久将会实现这个功能。

Arm具体的做法是尝试将芯片电路和组件打印在塑料基板上,就像打印机在纸上打印墨水一样。这种芯片可以通过将电路直接印刷到纸张、纸板甚至布料上来实现,大幅降低了生产成本。但采用柔性塑料制造芯片也有缺点,那就是性能、密度、效率方面会逊色一些。

在此之前,各个国家都在试图研发硅基芯片的未替代材料,大家一致把目光放在了碳基芯片上,这是被誉为未来芯片研发最有潜力的方向。目前在碳基芯片这一领域我国处在世界前列,有望对传统芯片实现弯道超车。

不过芯片制造是不是独立的,他是一个完整的产业链,需要各个环节中的相关企业配合。芯片产业链共包含五大领域:芯片设计、芯片制造、芯片封测、芯片材料、芯片设备。每个环节都是至关重要,对技术,设施设备,人才等方面的要求也是异常的高,所以,不管是硅基芯片,还是塑料芯片,从理论到商用,还需要很长的路要走,到底哪个能胜出,最基本的肯定是要满足低成本优势,低功耗的优势,目前只能交给时间。当然除了以上三中芯片,还有第三代半导体材料,比如GaN、GaAs芯片等。


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