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　　1、电子化工新材料发展展望半导体材料的发展， 是在器件需要的基础上进行的， 但从另 一个角度来看， 随着半导体新材料的出现， 也推动了半导体新器 件的发展。近几年，电子器件发展的多朝向体积小、频率高、功 率大、速度快等几个方面 1 。除了这些之外，还要求新材料能 够耐辐射、耐高温。想要满足这些条件，就要对材料的物理性能 加大要求，同时，也与材料的制备，也就是晶体生长技术有关。 因此，在半导体材料的发展过程中， 不仅要发展拥有特殊优越性 能的品种，还要对晶体发展的新技术进行研究开发。1 半导体电子器件需要的材料 1.1 固体组件所需材料 目前，半导体电子所需要的材料依然是以锗、 硅为主要的材 料，但

　　2、是所用材料的制备方法却不一样， 有的器件需要使用拉制 的材料， 还有的器件需要外延的材料， 采用外延硅单晶薄膜制造 的固体组件，有对制造微电路有着十分重要的作用。1.2 快速器件所需材料 利用硅外延单晶薄膜或者外延锗的同质结， 可以制造快速开 关管。外延薄膜单晶少数载流子只能存活几个微秒 2 ，在制造 快速开关管的时候， 采用外延单晶薄膜来制造， 就可以解决基区 薄的问题。1.3 超高频和大功率晶体管的材料超高频晶体管对材料的载流子有一定的要求， 材料载流子的 迁移率要大，在当前看来，锗就是一种不错的材料，砷化镓也是 一种较好的材料，AG平台真人 真人AG 平台官网 不过要先将晶体管的设计以及制造工艺进行改 变。大功率的晶体

　　3、管就对材料的禁带宽度有了一定的要求， 硅的 禁带宽度就要大于锗的禁带宽度，碳化硅、磷化镓、砷化镓等材 料，也都具有一定的发展前途。 如果想要制造超高频的大功率晶 体管，就会对材料的禁带宽度以及载流子迁移率都有一定的要 求。但是，目前所常用的化合物半导体以及元素半导体，都不能 完全满足要求，只有固溶体有一定的希望。例如，砷化镓 - 磷化 稼固溶体中，磷化稼的含量为5%最高可以抵抗500C以上的高 温，禁带宽度为 1.7eV ，当载流子的浓度到达大约 1017/cm3 的 时候，载流子的迁移率可以达到 5000cm3/ v.s3 ，能够满足超 高频大功率晶体的需要。1.4 耐热的半导体材料目前比较

　　4、常见的材料主要有：氧化物、H- W族化合物、碳化硅和磷化镓等。 但是只有碳化硅的整流器、 碳化硅的二极管以 及磷化镓的二极管能够真正做出器件。 因为材料本身的治疗就比 较差，所以做出的器件性能也不尽人意。所以，需要对耐高温半 导体材料的应用进行更进一步的研究，满足器件的要求。1.5 耐辐射的半导体材料 在原子能方面以及星际航行方面所使用的半导体电子器件，要有很强的耐辐照性。想要使半导体电子器件具有耐辐照的性 能，就要求半导体所用的材料是耐辐照的。近几年来，有许多国 家都对半导体材料与辐照之间的关系进行了研究， 研究的材料通 常都是硅和锗， 但是硅和锗的耐辐射性能并不理想。 据研究表明， 碳化硅

　　5、具有较好的耐辐照性， 不过材料的掺杂元素不同， 晶体生 长的方式也就不一样，耐辐照的性能也就不尽相同 4 ，这个问 题还需要进一步研究。2 晶体生长技术2.1 外延单晶薄膜生长的技术近年来， 固体组件发展非常迅速， 材料外延的杂质控制是非 常严格的， 由于器件制造用光刻技术之后， 对外延片的平整度要 求也较高，在技术上还存在着许多不足。 除了硅和锗的外延之外， 单晶薄膜也逐渐开展起来。 使用外延单晶制造的激光器， 可以在 室内的温度下相干，这对军用激光器的制造有着重要的意义。2.2 片状晶体的制备在 1964 年的国际半导体会议中，展出了锗的薄片单晶，这 个单晶长为 2米，宽为 8至9毫米，厚

　　6、为 0.3 至0.5 毫米，每一 米长内厚度的波动在 100 微米以内，单晶的表面非常光滑并且平 整，AG真人 AG平台位错的密度为零 5 。如果在制造晶体管的时候，使用这种 单晶薄片，就可以免去切割、抛光等步骤，不仅能够减少材料的 浪费，还可以提升晶体表面的完整程度， 从而提高晶体管的性能， 增加单晶的利用率。对费用的控制有重要的意义。3 半导体材料的展望3.1 元素半导体到目前为止，硅、锗单晶制备都得到了很大程度的发展，晶 体的均匀性和完整性也都达到了比较高的水平， 在今后的发展过 程中，要注意以下几点：对晶体生长条件的控制要更加严格； 注重晶体生长的新形式； 对掺杂元素的种类进行扩展。 晶体 非常重要的一

　　7、方面就是其完整性， 晶体的完整性对器件有着较大 的影响，切割、研磨等步骤会破坏晶体的完整度， 经过腐蚀之后， 平整度也会受到影响。片状单晶的完整度和平整度都要优于晶 体，能够避免晶体的缺陷。使用片状单晶制造扩散器件，不仅能 够改善器件的电学性能，还可以降低器件表面的漏电率，所以， 要对片状单晶制备的研究进行加强。3.2 化合物半导体 化合物半导体主要有砷化镓单晶和碳化硅单晶。 通过几年的 研究发展， 砷化镓单晶在各个方面都得到了显著的提高， 但是仍 然与硅、锗有很大的差距，因此，在今后要将砷化镓质量的提升 作为研究中重要的一点， 主要的工作内容有： 改进单晶制备的 技术，提高单晶的完整度和均匀

　　8、度；提高砷化稼的纯度；提 高晶体制备容器的纯度； 通过多种渠道对晶体生长和引入的缺 陷进行研究； 分析杂质在砷化镓中的行为， 对高阻砷化镓的来 源进行研究 6 。对碳化硅单晶的研制则主要是在完整性、均匀 性以及纯度等三个方面进行。4 结论半导体器件的性能直接受半导体材料的质量的影响， 半导体材料也对半导体的研究工作有着重要的意义。想要提高半导体材料的质量，就要将工作的质量提高，提高超微量分析的水平，有 利于元素纯度的提高，得到超纯的元素。要提高单晶制备所使用 容器的纯度。还要对材料的性能以及制备方法加大研究，促进新材料的发展。半导体材料的发展也与材料的制备，也就是晶体生长技术有关。因此，在半导体材料的发展过程中，不仅要发展拥 有特殊优越性能的品种，也要对晶体发展的新技术进行研究开 发。

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