半导体材料
半导体材料范文第1篇
关键词：zno；模板制备法; pvd; pld; 金属有机化合物气相沉积
随着科学和商业的飞速发展，人们对纳米半导体材料有了更加深入的认识，对其在光学器件和电学器件方面的应用产生了浓厚的兴趣。最初人们在研究znse和gan等短波长纳米半导体材料方面取得了一定的进展， gan制备蓝绿光led的技术已经相当成熟。但是，由于znse稳定性较差，一直使之无法商品化生产。在长期的对宽带半导体材料的科学研究中，人们发现zno半导体纳米材料具有更多的优点。zno是一种新型的宽禁带半导体氧化物材料，室温下能带宽度为3.37ev，略低于gan的3.39ev，其激子束缚能（60 mev）远大于gan（25 mev）的激子束缚能。由于纳米zno在紫外波段有较强的激子跃迁发光特性，所以在短波长光子学器件领域有较广的应用前景。此外，zno纳米半导体材料还可沉积在除si以外的多种衬底上，如玻璃、al2o3、gaas等，并在 0.4-2μm 的波长范围内透明，对器件相关电路的单片集成有很大帮助，在光电集成器件中具有很大的潜力。本文阐述了近年来zno纳米半导体材料的制备技术，并对这些技术的优缺点进行了分析。
zno 是一种应用较广的半导体材料，在很多光学器件和电学器件中有很广泛的应用，由此也产生了多种纳米半导体器件的制备方法，主要有以下几种：
1模板制备法
模板制备法是一种用化学方法进行纳米材料制备的方法，被广泛地用来合成各种各样的纳米棒、纳米线、纳米管等。此种方法使分散的纳米粒子在已做好的纳米模板中成核和生长，因此，纳米模板的尺寸和形状决定了纳米产物的外部特征。科学家们已经利用孔径为40 nm和20 nm左右的多孔氧化铝模板得到了高度有序的zno纳米线。郑华均等人用电化学阳极氧化-化学溶蚀技术制备出了一种新型铝基纳米点阵模板，此模板由无数纳米凹点和凸点构成，并在此模板上沉积出zno纳米薄膜。此外，李长全、傅敏恭等人以十二烷基硫酸钠为模板制备出zno纳米管。该方法优点：较容易控制纳米产物的尺寸、形状。缺点：需要模板有较高的质量。
2物理气相沉积（pvd）
物理气相沉积可以用来制备一维zno纳米线和二维zno纳米薄膜，原理是通过对含zn材料进行溅射、蒸发或电离等过程，产生zn粒子并与反应气体中的o反应，生成zno化合物，在衬底表面沉积。物理气象沉积技术已经演化出三种不同的方法，它们是真空蒸发法，真空溅射法和离子镀，离子镀是目前应用较广的。离子镀是人们在实践中获得的一种新技术，将真空蒸发法和溅射法结合起来，在高真空环境中加热材料使之汽化后通入氢气，在基体相对于材料间加负高压，产生辉光放电，通过电场作用使大量被电离的材料的正离子射向负高压的衬底，进行沉积。张琦锋、孙晖等人用气相沉积方法已经制备出了一维zno纳米半导体材料。优点：所得到的纳米产物纯度高，污染小；薄膜厚度易于控制；材料不受限制。但是这种方法对真空度要求较高。
3脉冲激光沉积(pulsed laser deposition)
脉冲激光沉积也称pld，常用于纳米薄膜的制备。其工作原理就是用特定波长和功率的激光脉冲聚焦光束，溅射真空状态下特定气压中的加热靶材，激光束与靶材相互作用而产生的粒子团喷射到衬底表面，通过控制气流速度控制材料在衬底表面的沉积速度。牛海军等人用一种新颖的垂直靶向脉冲激光沉积(vtpld)方法,在常温常压空气环境下,在玻璃基底上得到zno纳米薄膜。该方法优点：制备的薄膜物质比例与靶材相同；实验控制条件较少，易于控制；衬底温度要求较低。缺点：薄膜杂志较多；单纯溅射产生的粒子团密度不易控制，因此无法大面积生长均匀的薄膜。
4分子束外延(molecular beam epitaxy)
分子束外延(mbe)技术可以制备高质量薄膜。mbe技术可以在特定超高真空条件下较为精确的控制分子束强度，把分子束入射到被加热的基片上，可使分子或原子按晶体排列一层层地“长”在基片上形成薄膜。分子束外延设备主要包括超高真空系统、分子束源、样品架、四极质谱计qms和反射式高能电子衍射装置rheed。周映雪等人利用分子束外延(mbe) 和氧等离子体源辅助mbe方法分别在三种不同衬底硅(100)、砷化镓(100)和蓝宝石 (0001)上先制备合适的缓冲层，然后在缓冲层上得到外延生长的zno薄膜。该方法优点：生长速度极慢，每秒1～10；薄膜可控性较强；外延生长所需温度较低。缺点：真空环境要求较高；无法大量生产。目前常用于生长高质量的zno薄膜分子束外延有两种：一种是等离子增强，另一种是激光，两种方法均已生长出高质量的zno 薄膜。
5金属有机化合物气相沉积( metal organic chemical vapor deposition):
金属有机化合物气相沉积(mocvd)是一种利用有机金属在加热衬底上的热分解反应进行气相外延生长薄膜的方法。反应室是mocvd 的核心部分，它对外延层厚度、组分均匀性、异质结界面梯度、本底杂质浓度以及产量有极大的影响。按反应室形状的不同，可分为水平式反应室和立式反应室，同时根据反应室的压力又可分为常压 mocvd 和低压mocvd。刘成有利用mocvd方法制备出高质量的zno薄膜。在一定衬底温度及压强下,制备出zno纳米管。该方法优点是： 薄膜可控性较强；适合大批量生产。其缺点有：需精确控制；传输气体有毒性。但目前不仅利用 mocvd 法已生长出较高质量的 zno 薄膜，而且还获得了 mgzno 三元系薄膜。
除上述纳米材料的常用制备技术，还有很多其他方法。随着科技的发展和高质量纳米产品的需求，人们对纳米半导体材料的研究会更加深入，对其生长机理理解的更为透彻，随之纳米半导体材料制备技术将不断地发展和完善。高质量纳米半导体产品会不断出现，并被广泛的应用于人们的生活中。
参考文献：
[1]谢自力,张荣,修向前,等.gan纳米线材料的特性和制备技术[j].纳米技术与精密工程,2004,2(3):187-192.
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[3]李长全,傅敏恭.十二烷基硫酸钠为模板制备zno纳米管新方法的研究[j].无机化学学报, 2006,(9).
[4]张琦锋,孙晖,潘光虎,等.维纳米结构氧化锌材料的气相沉积制备及生长特性研究[j].真空科学与技术学报,2006,26(1).
[5]牛海军,樊丽权,李晨明,等.垂直靶向脉冲激光沉积制备zno纳米薄膜[j].光电子•激光 2007,18(3).
[6]周映雪,俞根才,吴志浩,等.zno薄膜的分子束外延生长及性能[j].发光学报,2004,(3).
半导体材料范文第2篇
关键词：半导体；光电信息功能材料；研究与创新
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.218
0 前言
从远古到现代，从石器时代到如今的信息时代，历史的发展表明信息科学技术发展的先导和基础是半导体信息功能材料的进步，伴随着时展的特征，我们可以很容易的分析出，光电信息功能材料在方方面面深刻的影响着人类的生产和生活方式。现如今，随着光电信息功能材料的不断普及以及各行各业的的综合应用，其技术得到了光速的更新，例如其信息的存储已不再受低级别的限制，其存储量已被提高到KT级别，当然为了使之更好地适应社会，发挥出更大的作用，生产商与使用者对光电信息功能材料的研究与创新从未停止。光电信息功能材料的发展，同样也与国家生产力的发展有着密切的联系，它是国家经济发展的根本保障之一。对于目前正处在快速发展中的我国来说，大力发展半导体光电信息功能材料十分必要。
1 半导体光电信息材料简述
科学技术之所以得到不断发展的原因之一，便是有着信息研究材料的支持，人类对不同材料的研究与创新，是科学技术飞速发展，科学规律不断修正完善的基础。20世纪60～70年代，光导纤维材料和以砷化镓为基础的半导体激光器的发明，是人们进入了光纤通信，高速、宽带信息网络的时代。半导体光电材料――半导体是一种介于绝缘体导体之间的材料，半导体光电材料可以将光能转化为电能，同样也可以将电能转化为光能，并且可以处理加工和扩大光电信号。在当今社会，其应用正在逐步得到普及。半导体信息光电材料，对于我们来说并不陌生，其存在于我们的日常生活中，并且无时无刻的不在影响着我们，所以我们应正确的认识半导体信息光电材料，并且可以为半导体光电信息材料的发展贡献出自己的力量。
2 半导体光电信息材料研究的必要性
2.1 电子材料研究的意义
量子论为人们研究电子在原子中的运动规律提供了重要依据，其主要作用是揭示了原子最外层电子的运动规律方面，正是由于此方面研究取得了初步的进展，从而极大地促进了有色合金，不锈钢等金属材料的发现于研究。此外，半导体材料的开发，是得电子信息技术得大了极大地发展，并且逐步兴盛起来，于是出现了我们现在正在普遍应用的采用电子学器件小型化及电子回路集成化等科学技术制造而成的电器，极大地方便了我们的生活。
2.2 光学材料研究的意义
70年代光纤技术的发展，又引起了一轮新的技术浪潮，光学材料的研究正是在此时得到了大力发展，光学材料的研究极大地促进了光纤技术的进步，进而光纤技术的迅速发展，又带动了信息技术的革新，这使得研究材料的范围逐步的被扩大。于是，多媒体电能与光纤通信技术二者逐渐的结合起来，综合应用，从而极大地提高了网络技术的发展速度，大容量的存储，大范围的交流与传输通道，在很大程度上减少了时间与空间对多媒体信息交流的限制。
2.3 技术兴国的意义
在当前信息高能时代，发展对半导体光电信息的研究，在大的方面，能在很大的程度上，帮助我国提高科技水平，进而提高国际地位，争取在国际科技方面的话语权，在小的具体方面，它能帮助政府改善人民生活水平，提高人民生活质量，因此不管于大于小，发展对半导体光电信息功能材料的研究十分必要。
3 半导体光电信息材料研究研究进展
虽然当代国际信息技术水平在不断的发展，各国的科技水平都在提高，但是相对于国际水平或者其他发达国家来说，我国在半导体光电信息材料的研究方面还是相对落后的。我国在其功能材料的研究方面的问题主要有以下几个方面
3.1 科技水平低技术发展受到阻碍
我国科技水平相对于国际科技水平来说相对落后。我国科技发展方面存在的主要问题是发展滞缓，与国际脱节，更新换代慢。然而，科技水平的高低对于半导体光电信息材料的研究起着决定性的作用，所以要想更好地促进半导体光电信息材料的发展，我国首先需要做的便是努力提高科技发展水平，紧跟国际科技发展的步伐。提高自身的科技水平，为半导体光电信息功能材料的研究提供强大的科技后盾。
3.2 技术型人才需予以增加
受我国应试教育的影响，我国高校培养出的人才过于依赖理论，缺少创新意识。然而，半导体光电信息功能材料的研究需要的不仅仅是拥有渊博理论知识的人，其更需要的是拥有灵活大脑，创新意识的人才。因此，我国应改进相关的教育政策制度，鼓励高校培养出更多拥有创新精神、灵活头脑的人。同时，我国在进行技术型人才培养方面要注重其专业性的提高，注重专业素质的培养。从而让更多的具有专业型的人才满足社会需要，满足半导体光电信息材料研究的需要。
3.3 政策缺失
现阶段，处于发展中状态的我国在半导体光电信息材料研究中，各方面政策制度还不够完善，比如在半导体光电信息材料的研究方面，国家并没有明确地提出相应的鼓励措施促进此方面技术的发展。因此，现在国家需要作出努力的便是组织相关部门，制定相关奖励政策，来促进半导体光电信息材料的研究。政策的制定需要立足于我国的现实和实际，相关部门要对半导体光电信息材料进行仔细研究，通过政策的制定很好的指导其发展和拓新。
4 结语
从上文中可以我们可以看出，在当代信息技术高速发展的时期，半导体光电信息功能资料的研究，对一国的生产力发展，经济进步，起着重要的决定性作用，半导体光电信息功能材料普遍存在于一国人民的日常生活当中，每一个人都应当成为半导体光电信息材料研究的推动者，只有全民努力，其材料研究才能得到长足发展。
参考文献：
半导体材料范文第3篇
关键词半导体材料量子线量子点材料光子晶体
1半导体材料的战略地位
上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。
2几种主要半导体材料的发展现状与趋势
2.1硅材料
从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（IC‘s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。
从进一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SOI材料，包括智能剥离（Smartcut）和SIMOX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。
理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3N4等来替代SiO2），低K介电互连材料，用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外，还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。
2.2GaAs和InP单晶材料
GaAs和InP与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐照等特点；在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。
目前，世界GaAs单晶的总年产量已超过200吨，其中以低位错密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生长的2－3英寸的导电GaAs衬底材料为主；近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4，6和8英寸）的SI－GaAs发展很快。美国莫托罗拉公司正在筹建6英寸的SI－GaAs集成电路生产线。InP具有比GaAs更优越的高频性能，发展的速度更快，但研制直径3英寸以上大直径的InP单晶的关键技术尚未完全突破，价格居高不下。
GaAs和InP单晶的发展趋势是：
（1）。增大晶体直径，目前4英寸的SI－GaAs已用于生产，预计本世纪初的头几年直径为6英寸的SI－GaAs也将投入工业应用。
（2）。提高材料的电学和光学微区均匀性。
（3）。降低单晶的缺陷密度，特别是位错。
（4）。GaAs和InP单晶的VGF生长技术发展很快，很有可能成为主流技术。
2.3半导体超晶格、量子阱材料
半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术（MBE，MOCVD）的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想，出现了“电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。
（1）Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。
GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。高电子迁移率晶体管（HEMT），赝配高电子迁移率晶体管（P－HEMT）器件最好水平已达fmax=600GHz，输出功率58mW，功率增益6.4db；双异质结双极晶体管（HBT）的最高频率fmax也已高达500GHz，HEMT逻辑电路研制也发展很快。基于上述材料体系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器，红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化；表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。目前，研制高质量的1.5μm分布反馈（DFB）激光器和电吸收（EA）调制器单片集成InP基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键，在实验室西门子公司已完成了80×40Gbps传输40km的实验。另外，用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。
虽然常规量子阱结构端面发射激光器是目前光电子领域占统治地位的有源器件，但由于其有源区极薄（～0.01μm）端面光电灾变损伤，大电流电热烧毁和光束质量差一直是此类激光器的性能改善和功率提高的难题。采用多有源区量子级联耦合是解决此难题的有效途径之一。我国早在1999年，就研制成功980nmInGaAs带间量子级联激光器，输出功率达5W以上；2000年初，法国汤姆逊公司又报道了单个激光器准连续输出功率超过10瓦好结果。最近，我国的科研工作者又提出并开展了多有源区纵向光耦合垂直腔面发射激光器研究，这是一种具有高增益、极低阈值、高功率和高光束质量的新型激光器，在未来光通信、光互联与光电信息处理方面有着良好的应用前景。
为克服PN结半导体激光器的能隙对激光器波长范围的限制，1994年美国贝尔实验室发明了基于量子阱内子带跃迁和阱间共振隧穿的量子级联激光器，突破了半导体能隙对波长的限制。自从1994年InGaAs／InAIAs／InP量子级联激光器（QCLs）发明以来，Bell实验室等的科学家，在过去的7年多的时间里，QCLs在向大功率、高温和单膜工作等研究方面取得了显着的进展。2001年瑞士Neuchatel大学的科学家采用双声子共振和三量子阱有源区结构使波长为9.1μm的QCLs的工作温度高达312K，连续输出功率3mW.量子级联激光器的工作波长已覆盖近红外到远红外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光谱、超高灵敏气体传感器、高速调制器和无线光学连接等方面显示出重要的应用前景。中科院上海微系统和信息技术研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子级联激光器；中科院半导体研究所于2000年又研制成功3.7μm室温准连续应变补偿量子级联激光器，使我国成为能研制这类高质量激光器材料为数不多的几个国家之一。
目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作为超薄层微结构材料发展的主流方向，正从直径3英寸向4英寸过渡；生产型的MBE和M0CVD设备已研制成功并投入使用，每台年生产能力可高达3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英国卡迪夫的MOCVD中心，法国的PicogigaMBE基地，美国的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有这种外延材料出售。生产型MBE和MOCVD设备的成熟与应用，必然促进衬底材料设备和材料评价技术的发展。
（2）硅基应变异质结构材料。
硅基光、电器件集成一直是人们所追求的目标。但由于硅是间接带隙，如何提高硅基材料发光效率就成为一个亟待解决的问题。虽经多年研究，但进展缓慢。人们目前正致力于探索硅基纳米材料（纳米Si／SiO2），硅基SiGeC体系的Si1－yCy/Si1－xGex低维结构，Ge／Si量子点和量子点超晶格材料，Si／SiC量子点材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED发光器件和有关纳米硅的受激放大现象的报道，使人们看到了一线希望。
另一方面，GeSi／Si应变层超晶格材料，因其在新一代移动通信上的重要应用前景，而成为目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止频率已达200GHz，HBT最高振荡频率为160GHz，噪音在10GHz下为0.9db，其性能可与GaAs器件相媲美。
尽管GaAs／Si和InP／Si是实现光电子集成理想的材料体系，但由于晶格失配和热膨胀系数等不同造成的高密度失配位错而导致器件性能退化和失效，防碍着它的使用化。最近，Motolora等公司宣称，他们在12英寸的硅衬底上，用钛酸锶作协变层（柔性层），成功的生长了器件级的GaAs外延薄膜，取得了突破性的进展。
2.4一维量子线、零维量子点半导体微结构材料
基于量子尺寸效应、量子干涉效应，量子隧穿效应和库仑阻效应以及非线性光学效应等的低维半导体材料是一种人工构造（通过能带工程实施）的新型半导体材料，是新一代微电子、光电子器件和电路的基础。它的发展与应用，极有可能触发新的技术革命。
目前低维半导体材料生长与制备主要集中在几个比较成熟的材料体系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP，InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在纳米微电子和光电子研制方面取得了重大进展。俄罗斯约飞技术物理所MBE小组，柏林的俄德联合研制小组和中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子点激光器，工作波长lμm左右，单管室温连续输出功率高达3.6～4W.特别应当指出的是我国上述的MBE小组，2001年通过在高功率量子点激光器的有源区材料结构中引入应力缓解层，抑制了缺陷和位错的产生，提高了量子点激光器的工作寿命，室温下连续输出功率为1W时工作寿命超过5000小时，这是大功率激光器的一个关键参数，至今未见国外报道。
在单电子晶体管和单电子存贮器及其电路的研制方面也获得了重大进展，1994年日本NTT就研制成功沟道长度为30nm纳米单电子晶体管，并在150K观察到栅控源－漏电流振荡；1997年美国又报道了可在室温工作的单电子开关器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工艺技术实现了128Mb的单电子存贮器原型样机的制造，这是在单电子器件在高密度存贮电路的应用方面迈出的关键一步。目前，基于量子点的自适应网络计算机，单光子源和应用于量子计算的量子比特的构建等方面的研究也正在进行中。
与半导体超晶格和量子点结构的生长制备相比，高度有序的半导体量子线的制备技术难度较大。中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组，在继利用MBE技术和SK生长模式，成功地制备了高空间有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子线和量子线超晶格结构的基础上，对InAs／InAlAs量子线超晶格的空间自对准（垂直或斜对准）的物理起因和生长控制进行了研究，取得了较大进展。
王中林教授领导的乔治亚理工大学的材料科学与工程系和化学与生物化学系的研究小组，基于无催化剂、控制生长条件的氧化物粉末的热蒸发技术，成功地合成了诸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半导体氧化物纳米带，它们与具有圆柱对称截面的中空纳米管或纳米线不同，这些原生的纳米带呈现出高纯、结构均匀和单晶体，几乎无缺陷和位错；纳米线呈矩形截面，典型的宽度为20－300nm，宽厚比为5－10，长度可达数毫米。这种半导体氧化物纳米带是一个理想的材料体系，可以用来研究载流子维度受限的输运现象和基于它的功能器件制造。香港城市大学李述汤教授和瑞典隆德大学固体物理系纳米中心的LarsSamuelson教授领导的小组，分别在SiO2／Si和InAs／InP半导体量子线超晶格结构的生长制各方面也取得了重要进展。
低维半导体结构制备的方法很多，主要有：微结构材料生长和精细加工工艺相结合的方法，应变自组装量子线、量子点材料生长技术，图形化衬底和不同取向晶面选择生长技术，单原子操纵和加工技术，纳米结构的辐照制备技术，及其在沸石的笼子中、纳米碳管和溶液中等通过物理或化学方法制备量子点和量子线的技术等。目前发展的主要趋势是寻找原子级无损伤加工方法和纳米结构的应变自组装可控生长技术，以求获得大小、形状均匀、密度可控的无缺陷纳米结构。
2.5宽带隙半导体材料
宽带隙半导体材主要指的是金刚石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶体等，特别是SiC、GaN和金刚石薄膜等材料，因具有高热导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点，成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料；在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。另外，III族氮化物也是很好的光电子材料，在蓝、绿光发光二极管（LED）和紫、蓝、绿光激光器（LD）以及紫外探测器等应用方面也显示了广泛的应用前景。随着1993年GaN材料的P型掺杂突破，GaN基材料成为蓝绿光发光材料的研究热点。目前，GaN基蓝绿光发光二极管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大输出功率为0.5W.在微电子器件研制方面，GaN基FET的最高工作频率（fmax）已达140GHz，fT=67GHz，跨导为260ms／mm；HEMT器件也相继问世，发展很快。此外，256×256GaN基紫外光电焦平面阵列探测器也已研制成功。特别值得提出的是，日本Sumitomo电子工业有限公司2000年宣称，他们采用热力学方法已研制成功2英寸GaN单晶材料，这将有力的推动蓝光激光器和GaN基电子器件的发展。另外，近年来具有反常带隙弯曲的窄禁带InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重视，这是因为它们在长波长光通信用高T0光源和太阳能电池等方面显示了重要应用前景。
以Cree公司为代表的体SiC单晶的研制已取得突破性进展，2英寸的4H和6HSiC单晶与外延片，以及3英寸的4HSiC单晶己有商品出售；以SiC为GaN基材料衬低的蓝绿光LED业已上市，并参于与以蓝宝石为衬低的GaN基发光器件的竟争。其他SiC相关高温器件的研制也取得了长足的进步。目前存在的主要问题是材料中的缺陷密度高，且价格昂贵。
II－VI族兰绿光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美国3M公司成功地解决了II－VI族的P型掺杂难点而得到迅速发展。1991年3M公司利用MBE技术率先宣布了电注入（Zn，Cd）Se／ZnSe兰光激光器在77K（495nm）脉冲输出功率100mW的消息，开始了II－VI族兰绿光半导体激光（材料）器件研制的高潮。经过多年的努力，目前ZnSe基II－VI族兰绿光激光器的寿命虽已超过1000小时，但离使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速发展和应用，使II－VI族兰绿光材料研制步伐有所变缓。提高有源区材料的完整性，特别是要降低由非化学配比导致的点缺陷密度和进一步降低失配位错和解决欧姆接触等问题，仍是该材料体系走向实用化前必须要解决的问题。
宽带隙半导体异质结构材料往往也是典型的大失配异质结构材料，所谓大失配异质结构材料是指晶格常数、热膨胀系数或晶体的对称性等物理参数有较大差异的材料体系，如GaN／蓝宝石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引发界面处大量位错和缺陷的产生，极大地影响着微结构材料的光电性能及其器件应用。如何避免和消除这一负面影响，是目前材料制备中的一个迫切要解决的关键科学问题。这个问题的解泱，必将大大地拓宽材料的可选择余地，开辟新的应用领域。
目前，除SiC单晶衬低材料，GaN基蓝光LED材料和器件已有商品出售外，大多数高温半导体材料仍处在实验室研制阶段，不少影响这类材料发展的关键问题，如GaN衬底，ZnO单晶簿膜制备，P型掺杂和欧姆电极接触，单晶金刚石薄膜生长与N型掺杂，II－VI族材料的退化机理等仍是制约这些材料实用化的关键问题，国内外虽已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。
3光子晶体
光子晶体是一种人工微结构材料，介电常数周期的被调制在与工作波长相比拟的尺度，来自结构单元的散射波的多重干涉形成一个光子带隙，与半导体材料的电子能隙相似，并可用类似于固态晶体中的能带论来描述三维周期介电结构中光波的传播，相应光子晶体光带隙（禁带）能量的光波模式在其中的传播是被禁止的。如果光子晶体的周期性被破坏，那么在禁带中也会引入所谓的“施主”和“受主”模，光子态密度随光子晶体维度降低而量子化。如三维受限的“受主”掺杂的光子晶体有希望制成非常高Q值的单模微腔，从而为研制高质量微腔激光器开辟新的途径。光子晶体的制备方法主要有：聚焦离子束（FIB）结合脉冲激光蒸发方法，即先用脉冲激光蒸发制备如Ag/MnO多层膜，再用FIB注入隔离形成一维或二维平面阵列光子晶体；基于功能粒子（磁性纳米颗粒Fe2O3，发光纳米颗粒CdS和介电纳米颗粒TiO2）和共轭高分子的自组装方法，可形成适用于可光范围的三维纳米颗粒光子晶体；二维多空硅也可制作成一个理想的3－5μm和1.5μm光子带隙材料等。目前，二维光子晶体制造已取得很大进展，但三维光子晶体的研究，仍是一个具有挑战性的课题。最近，Campbell等人提出了全息光栅光刻的方法来制造三维光子晶体，取得了进展。
4量子比特构建与材料
随着微电子技术的发展，计算机芯片集成度不断增高，器件尺寸越来越小（nm尺度）并最终将受到器件工作原理和工艺技术限制，而无法满足人类对更大信息量的需求。为此，发展基于全新原理和结构的功能强大的计算机是21世纪人类面临的巨大挑战之一。1994年Shor基于量子态叠加性提出的量子并行算法并证明可轻而易举地破译目前广泛使用的公开密钥Rivest，Shamir和Adlman（RSA）体系，引起了人们的广泛重视。
所谓量子计算机是应用量子力学原理进行计的装置，理论上讲它比传统计算机有更快的运算速度，更大信息传递量和更高信息安全保障，有可能超越目前计算机理想极限。实现量子比特构造和量子计算机的设想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一个实现大规模量子计算的方案。其核心是利用硅纳米电子器件中磷施主核自旋进行信息编码，通过外加电场控制核自旋间相互作用实现其逻辑运算，自旋测量是由自旋极化电子电流来完成，计算机要工作在mK的低温下。
这种量子计算机的最终实现依赖于与硅平面工艺兼容的硅纳米电子技术的发展。除此之外，为了避免杂质对磷核自旋的干扰，必需使用高纯（无杂质）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅单晶；减小SiO2绝缘层的无序涨落以及如何在硅里掺入规则的磷原子阵列等是实现量子计算的关键。量子态在传输，处理和存储过程中可能因环境的耦合（干扰），而从量子叠加态演化成经典的混合态，即所谓失去相干，特别是在大规模计算中能否始终保持量子态间的相干是量子计算机走向实用化前所必需克服的难题。
5发展我国半导体材料的几点建议
鉴于我国目前的工业基础，国力和半导体材料的发展水平，提出以下发展建议供参考。
5.1硅单晶和外延材料硅材料作为微电子技术的主导地位
至少到本世纪中叶都不会改变，至今国内各大集成电路制造厂家所需的硅片基本上是依赖进口。目前国内虽已可拉制8英寸的硅单晶和小批量生产6英寸的硅外延片，然而都未形成稳定的批量生产能力，更谈不上规模生产。建议国家集中人力和财力，首先开展8英寸硅单晶实用化和6英寸硅外延片研究开发，在“十五”的后期，争取做到8英寸集成电路生产线用硅单晶材料的国产化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我国应有8～12英寸硅单晶、片材和8英寸硅外延片的规模生产能力；更大直径的硅单晶、片材和外延片也应及时布点研制。另外，硅多晶材料生产基地及其相配套的高纯石英、气体和化学试剂等也必需同时给以重视，只有这样，才能逐步改观我国微电子技术的落后局面，进入世界发达国家之林。
5.2GaAs及其有关化合物半导体单晶材料发展建议
GaAs、InP等单晶材料同国外的差距主要表现在拉晶和晶片加工设备落后，没有形成生产能力。相信在国家各部委的统一组织、领导下，并争取企业介入，建立我国自己的研究、开发和生产联合体，取各家之长，分工协作，到2010年赶上世界先进水平是可能的。要达到上述目的，到“十五”末应形成以4英寸单晶为主2－3吨／年的SI－GaAs和3－5吨／年掺杂GaAs、InP单晶和开盒就用晶片的生产能力，以满足我国不断发展的微电子和光电子工业的需术。到2010年，应当实现4英寸GaAs生产线的国产化，并具有满足6英寸线的供片能力。
5.3发展超晶格、量子阱和一维、零维半导体微结构材料的建议
（1）超晶格、量子阱材料从目前我国国力和我们已有的基础出发，应以三基色（超高亮度红、绿和蓝光）材料和光通信材料为主攻方向，并兼顾新一代微电子器件和电路的需求，加强MBE和MOCVD两个基地的建设，引进必要的适合批量生产的工业型MBE和MOCVD设备并着重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基蓝绿光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料体系的实用化研究是当务之急，争取在“十五”末，能满足国内2、3和4英寸GaAs生产线所需要的异质结材料。到2010年，每年能具备至少100万平方英寸MBE和MOCVD微电子和光电子微结构材料的生产能力。达到本世纪初的国际水平。
宽带隙高温半导体材料如SiC，GaN基微电子材料和单晶金刚石薄膜以及ZnO等材料也应择优布点，分别做好研究与开发工作。
（2）一维和零维半导体材料的发展设想。基于低维半导体微结构材料的固态纳米量子器件，目前虽然仍处在预研阶段，但极其重要，极有可能触发微电子、光电子技术新的革命。低维量子器件的制造依赖于低维结构材料生长和纳米加工技术的进步，而纳米结构材料的质量又很大程度上取决于生长和制备技术的水平。因而，集中人力、物力建设我国自己的纳米科学与技术研究发展中心就成为了成败的关键。具体目标是，“十五”末，在半导体量子线、量子点材料制备，量子器件研制和系统集成等若干个重要研究方向接近当时的国际先进水平；2010年在有实用化前景的量子点激光器，量子共振隧穿器件和单电子器件及其集成等研发方面，达到国际先进水平，并在国际该领域占有一席之地。可以预料，它的实施必将极大地增强我国的经济和国防实力。
半导体材料范文第4篇
关键词：氧化锌，稀磁半导体，铁磁性
0.引言
当代和未来信息技术都占据着重要的地位，因此随着社会的不断发展,对信息的处理、传输和存储将要求更大的规模和速度。半导体材料在信息处理和传输中有着重要的作用，半导体技术应用了电子的电荷属性；磁性材料在信息存储有着重要的应用，磁性技术利用了电子的自旋属性。但是半导体材料都不具有磁性,磁性材料及其化合物都不具有半导体的性质，因此人们想到了通过掺入磁性离子来获得磁性的方法，即在GaAs、GaN、ZnO等半导体中掺杂引入过渡金属（或稀土金属）等磁性离子，这种通过掺杂而产生的磁性与本征磁性有一定的区别，人们称其为稀磁性。在化合物半导体中，由磁性离子部分地代替非磁性离子所形成的一类新型半导体材料，称之为稀磁半导体。
1. 发展现状
1.1 掺杂具有室温铁磁性的Fe、Co、Ni等过渡磁性金属离子
在ZnO中掺杂引入磁性离子可以使样品产生磁性，因此人们在ZnO中掺入了具有室温铁磁性的Fe、Co、Ni等过渡磁性金属离子，结果发现样品的室温铁磁性对制备技术、生长条件等都有很大的依赖关系。侯登录等人[1]采用磁控溅射法在Si基底上制备Fe掺杂的样品，发现铁磁性是其本征性质。发表论文。Liu等人用化学气相沉积法制备了Co掺杂的样品，分析发现掺杂Co的ZnO样品铁磁性与Co的不纯相ZnCo2O 4无关。Akdogan等人用射频磁控溅射法制备了掺杂不同Co离子浓度的的样品，分析得出氧原子的自旋极化对样品长程铁磁序的形成有重要作用，且Co原子的掺杂引起了ZnO的本征铁磁性。Parra-Palomino等人研究发现样品的铁磁性与ZnO中的缺陷有关。
1.2 掺杂具有低温铁磁性的Mn、Cr等过渡磁性金属离子
在ZnO中掺杂引入磁性离子可以使样品产生磁性，因此人们在ZnO中掺入了具有低温铁磁性的Mn、Cr等过渡磁性金属离子，于宙等人[2]用化学方法制备了Mn掺杂的ZnO基稀磁半导体材料，分析发现该材料的铁磁性是由Mn离子对ZnO中Zn离子的替代作用引起的。Robert等用射频磁控溅射法制备了掺杂Cr的ZnO样品。分析发现H原子占据了O的位置并产生了一个深的施主缺陷从而增强了自由载流子数和铁磁的超交换作用，进而导致了样品的铁磁性。
1.3 掺入不具有室温铁磁性的Al、Cu等金属离子
研究发现在ZnO样品中掺入不具有室温铁磁性的Al、Cu等离子样品也可以显示出室温铁磁性。刘惠莲等[3]用柠檬酸盐法合成了一系列掺Cu样品，研究发现铁磁性是其本征性质。Ma等人用脉冲激光沉积法制备了掺杂Al的ZnO样品，发现样品铁磁性与Al原子和Zn之间的电荷传输有关。
1.4 多元素掺杂ZnO基稀磁半导体
邱东江等人[4]用电子束反应蒸发法生长了Mn和N共掺杂的薄膜，发现样品的室温铁磁性很可能源于束缚磁极化子的形成。Gu等人用射频磁控溅射法制备了掺杂Mn和N的ZnO样品。分析发现样品为室温铁磁性,这可能与N原子的掺入使空穴的浓度增加有关。Shim等人用标准固态反应法制备了掺杂Fe、Cu的ZnO样品，发现掺杂Fe、Cu的ZnO的铁磁性起源于第二相。且Fe原子进入ZnO并取代Zn原子是产生铁磁性的主要原因。宋海岸等人[5]在Si(100)衬底上制备了Ni掺杂和(Ni、Li)共掺ZnO薄膜样品。研究发现铁磁性的起源可以用电子调制的机制来解释,Ni-ZnO中的施主电子形成了束缚磁极化子,束缚磁极化子能级的交叠形成自旋-自旋杂质能带,通过这些施主电子耦合即Ni2+原子之间的远程交换相互作用导致了铁磁性。
由于掺杂ZnO是一个新兴的研究方向，因此人们对其研究结果不尽相同有的甚至相反，例如对于Fe掺杂的ZnO基稀磁半导体，Parra-Palomino等人发现掺杂Fe的样品的铁磁性可以用载流子交换机制来解释，侯登录等人[1]发现掺杂Fe的样品的铁磁性可以用局域磁偶极子作用机制来解释。又如对于掺杂样品的铁磁性是样品的本征性质还是非本征性质方面人们的观点也不尽相同，Shim等人发现铁磁性是掺杂Ni的ZnO样品的非本征性质。Akdogan等人发现Co原子的掺杂引起了样品的本征铁磁性。对于掺杂所引起的样品磁性方面，Liu等人研究发现掺杂Co的ZnO样品具有铁磁性，而Tortosa等人发现掺杂Co的ZnO样品是顺磁性的。研究发现样品的铁磁性与制备方法、生长的气体环境、气体压强、生长时间、退火温度、退火时间、掺杂剂量、掺杂元素的种类以及相对含量均有很大的关系。
2. 结论
目前, 对于ZnO基稀磁半导体材料的研究主要集中在两个方面:(1)优化生长参数,获得高质量的薄膜。发表论文。(2)选择不同掺杂元素与掺杂量,通过单掺杂或共掺杂,提高薄膜的居里温度,奠定其应用基础。
通过对单掺杂金属的ZnO样品及共掺杂的样品的结构分析、以及电学、磁学、导电性等性质的分析，发现对于相同的掺杂，样品铁磁性的强弱不同，有的结论甚至相反。这与样品的制备技术不同、以及不同的生长环境有关。通过各种制备方法及不同制备工艺得到的ZnO薄膜的性能存在较大的差异,而且可重复率比较低。铁磁性来源和机理分析还需要进一步的系统性研究。发表论文。对样品的铁磁性起源理论众多。目前关于稀磁半导体材料铁磁性根源的解释有多种，有载流子交换机制(可以解释具有室温铁磁性的Fe、Co、Ni、V、Cr、Cu、Al等元素掺杂的情况）。载流子导致的铁磁性与反铁磁性竞争机制（可以解释Mn、Cr、Co等元素掺杂的情况）。局域磁偶极子之间相互作用机制（可以解释V、Ni等元素掺杂的情况）。
在实验和理论的统一方面还存在有许多的矛盾之处,而且每种理论都只得到了部分实验证实.因此对ZnO基稀磁半导体的磁性机理的认识还需进一步的提高。可以在以下几个方面开展进一步的更深入的研究。一是改善样品的制备工艺，许多试验重复率很低说明样品的制备过程中有许多影响因素，有待于对其发现并掌握。二是改变掺杂的金属元素，传统的掺杂只对过渡金属进行了大量研究对于非过渡金属的相关研究很少。而且由单掺杂向共掺杂转变是一条很好的思路。
参考文献
[1]侯登录,赵瑞斌.氧空位对Fe掺杂ZnO的铁磁性的影响.商丘学报.2008,24(12):1-6.
[2]于宙,李祥,龙雪等.Mn掺杂ZnO稀磁半导体材料的制备和磁性,物理学报.2008,57,7(4539-4544):1-6
[3]刘惠莲, 杨景海，张永军，等.Cu掺杂ZnO纳米结构的室温铁磁性研究[J].半导体学报,2008, 29(11): 2257-2260.
[4]邱东江,王俊,丁扣宝.退火对Mn和N共掺杂的Zn0.88Mn0.12O :N薄膜特性的影响.物理学报,2008,57(8):5249-5255.
[5]宋海岸,叶小娟,钟伟等.(Ni、Li)掺杂ZnO薄膜的制备及其性能.纳米材料与界构.2008,45(12):698-702.
半导体材料范文第5篇
关键词：电子科学技术；半导体材料；特征尺寸；发展；趋势
1 对现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中所使用到的半导体材料进行分析
1.1 元素类半导体材料在我国电子科学技术发展初级阶段得到了较为广泛的应用
作为出现最早并且得到了最为广泛的应用的第一代半导体材料，锗、硅是其中典型性相对来说比较强的元素半导体材料，第一代半导体材料硅因为存储量相对来说比较大、工艺也相对来说比较成熟，成为了现阶段我国所生产出来的半导体设备中得到了最为广泛的应用，锗元素是发现时间最早的一种半导体材料。在我国电子科学技术发展初级阶段因其本身所具有的活泼，容易和半导体设备中所需要使用到的介电材料发生氧化还原反应从而形成GEO，使半导体设备的性能受到一定程度的影响，致使人们在使用半导体设备的过程中出现各个层面相关问题的几率是相对来说比较高的，并且锗这种元素的产量相对于硅元素来说是比较少的，因此在我国电子科学技术发展初级阶段对锗这种半导体材料的研究力度是相对来说比较小的。但是在上个世纪八十年代的时候，锗这种半导体材料在红外光学领域得到了较为广泛的应用，并且发展速度是相对来说比较快的，在此之后，GE这种半导体材料在太阳能电池这个领域中也得到了较为广泛的应用。
1.2 对现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中所使用到大化合物半导体材料进行分析
现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中所使用到的化合物半导体一般情况下是可以分为第III和第V族化合物（例如在那个时期半导体设备中所经常使用到的半导体材料GaAs Gap以及石墨烯等等），第II和第VI族化合物（例如在半导体设备中所经常使用到的硫化镉以及硫化锌等等）、经过了一定程度的氧化反应后的化合物（Mn、Cu等相关元素经过了一定程度的氧化反应后形成的化合物）。在上文中所叙述的一些材料一般情况下都是属于固态晶体半导体材料所包含的范畴之内的，现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中研发出来的有机半导体与玻璃半导体等非晶体状态的材料也逐渐成为了半导体设备中所经常使用到的一种材料。
2 对现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中半导体材料使用阶段发生变化的进行分析
在现阶段我国半导体设备中所经常使用到的半导体材料硅遵循着摩尔定律所提出的要求发展进程不断的向前推进，现阶段我国半导体设备中所使用到的硅的集成度已经逐渐接近了极限范围，现阶段我国所研发出来的晶体管逐步向着10nm甚至7nm的特征尺寸逼近。但是因为硅材料本身在禁带宽度、空穴迁移率等各个方面存在一定程度的问题，难以满足现阶段我国科学技术发展进程向前推进的过程中对半导体材料所提出的要求，在10nm这个节点范围之中，GE/SIGE材料或许是可以代替硅材料成为半导体设备所需要使用到的主要材料的。在2015年的时候，IBM实验室在和桑心以及纽约州立大学纳米理工学院进行一定程度的相互合作之后推出了实际范围内首个7nm原型芯片，这一款芯片中所使用到的材料都是被人们称作黑科技的“锗硅”材料，取代了原本高纯度硅元素在半导体材料中所占据的主导地位。
3 对现阶段新兴半导体材料的发展趋势进行分析
因为在经济发展进程向前推进的背景之下，人们对半导体设备的性能所提出的要求也在不断的提升，人们对半导体设备中所需要使用到的半导体材料在集成度、能耗水平以及成本等各个方面提出的要求到达了新的高度。现阶段，第三代半导体材料已经之间的成为了半导体设备中使用到的主要材料之一，作为在第三代半导体材料中典型性相对来说比较强的材料：GaN、SIC以及zno等各种类型的材料在现阶段发展进程向前推进的速度都是相对来说比较快的。
4 对现阶段碳化硅这种材料的发展和在各个领域中得到的应用进行分析
碳化硅是一种典型性相对来说比较高的在碳基化合物所包含的范围之内的半导体材料，其本身所具有的导热性能相对于其它类型的半导体材料来说稳定性是相对来说比较强的，所以在某些对散热性要求相对来说比较高的领域中得到了较为广泛的应用，现阶段碳化硅这种半导体材料在太阳能电池、发电传输以及卫星通信等各个领域中得到了比较深入的应用，在此之外，碳化硅这种半导体材料在军工行业中所得到的应用也是相对来说比较深入的，在某些国防建设相关工作进行的过程中都使用到的了大量的碳化硅。因为和碳化硅这种材料相关的产业的数量是相对来说比较少的，现阶段我国碳化硅行业发展进程向前推进的速度是相对来说比较缓慢的，但是现阶段我国经济发展进程向前推进的过程中所重视的向着环境保护型的方向转变，碳化硅材料能够满足这一要求，所以我国政府有关部门对碳化硅这一种创新型的半导体材料越发的重视了，随着半导体行业整体发展进程不断的向前推进，在不久的将来我国碳化硅行业的的发展一定会取得相对来说比较显著的成果的。
5 对现阶段我国所研发出来的创新型半导体材料氧化锌的发展趋势进行分析
作为一种创新型的半导体材料，氧化锌在光学材料以及传感器等各个领域中得到了较为广泛的应用，因为这种创新型的半导体材料具有反应速度相对来说比较快、集成度相对来说比较高以及灵敏程度相对来说比较高等一系列的特点，和当前我国传感器行业发展进程向前推进的过程中所遵循的微型化宗旨相适应，因为氧化锌这种创新型的半导体材料的原材料丰富程度是相对来说比较高的、环保性相对来说比较强、价格相对来说比较低，所以氧化锌这种创新型的半导体材料在未来的发展前景是相对来说比较广阔的。
6 结束语
现阶段我国经济发展进程向前推进的速度是相对来说比较稳定的，并且当今我国所处的时代是一个知识经济的时代，人们对半导体设备中所需要使用到的半导体材料提出了更高的要求，针对半导体设备中所需要使用到的半导体材料展开的相关研究工作的力度也得到了一定程度的提升，摩尔定律在现阶段电子科学技术发展进程向前推进的过程中仍然是适用的，随着人们针对半导体材料展开的研究相关工作得到了一定的成果，使用创新型半导体材料的半导体设备的性能得到了大幅度的提升，相信在不久的将来，半导体材料市场的变化是相对来说比较大的。
参考文献
[1]王欣.电子科学技术中的半导体材料发展趋势[J].通讯世界，2016，08：237.
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[6]王占国.半导体材料的发展现状与趋势（摘要）[J].新材料产业，
半导体材料范文第6篇
与无机晶体管相比，有机薄膜晶体管具有下述主要优点:有机薄膜的成膜技术更多、更新，如Langmuir－Blodgett（LB）技术、分子自组装技术、真空蒸镀、喷墨打印等，从而使制作工艺简单、多样、成本低；器件的尺寸能做得更小，集成度更高，分子尺度的减小和集成度的提高意味着操作功率的减小以及运算速度的提高；以有机聚合物制成的晶体管，其电性能可通过对有机分子结构进行适当的修饰而得到满意的结果；有机物易于获得，有机场效应管的制作工艺也更为简单，它并不要求严格的控制气氛条件和苛刻的纯度要求，因而能有效地降低器件的成本；全部由有机材料制备的所谓“全有机”的晶体管呈现出非常好的柔韧性，而且质量轻，携带方便。有研究表明，对器件进行适度的扭曲或弯曲，器件的电特性并没有显著的改变。良好的柔韧性进一步拓宽了有机晶体管的使用范围。
OTFT的研究历程
OTFT迁移率和开关电流比是其两个重要的参数:晶体管的迁移率越大，实际运作速度越快;开关电流比越大，所驱动的器件的对比度越好。
1980年年初，人们将有机半导体聚噻吩引入晶体管中，开创了有机薄膜晶体管的研究。但令人遗憾的是当时器件的迁移率只有1×10-5 cm2/V•s，工作频率只有1 Hz左右，开关电流比102～103。在近20年的研究过程中，为提高器件的载流子迁移率、工作频率和降低驱动电压，人们在寻找新的有机材料、改进器件结构和制备工艺等方面进行了大量的工作。
1997年，人们利用并五苯作为有机材料采用层积法制作的有机薄膜场晶体管的迁移率达到了0.7 cm2/V•s，开关电流比为1×108，这足以和无定形硅薄膜晶体管（迁移率0.5 cm2/V•s，开关电流比为1×108）相媲美。2000年，Bell实验室的J.H.Schon等人利用并四苯单晶作有源层，利用双场效应制成有机电注入激光器，在室温下器件的载流子迁移率达到2 cm2/V•s，低温下可达到1×103～1×105 cm2/V•s，开辟了新的有机器件的研究领域。2001年，贝尔实验室的科学家利用高纯的并五苯单晶使载流子迁移率达到3.2 cm2/V•s，开关电流比达到1×109，工作频率达到700 kHz～11 MHz。
聚合物材料中，六噻吩是目前发现的迁移率最高的有机材料，利用做有机半导体制作的OTFT中，电子和空穴的迁移率分别达到0.7 cm2/V•s和1.1 cm2/V•s。1994年，利用打印法制备了全聚合物的OTFT，得到的晶体管载流子迁移率达到0.06 cm2/V•s，为OTFT的廉价和大面积制备打下了基础。最近，剑桥大学和爱普生公司利用喷墨打印法，采用由于亲水性和疏水性而产生自组织化特性的聚合物P3HT制成晶体管，器件的电极都为高分子材料，沟道长度达5～10 mm，载流子迁移率达到0.02～0.1 cm2/V•s，开关电流比达到1×105，工作频率达到250 Hz。这使得有机薄膜场效应晶体管的低成本、批量生产成为可能。目前，器件的载流子迁移率可达到1 cm2/V•s，开关电流比达到1×107。
OTFT的制作工艺
从制作方式来区分，OTFT有真空沉淀和溶液处理两种方式。
真空沉淀技术一般用于有机小分子材料，经常使用的方法有两种：一种是热蒸镀；另一种是气相沉淀。其中，热蒸镀是将有机材料置于坩锅中，加热至材料的升华温度，使得材料在基板上沉淀。利用真空蒸镀制备有机器件是目前最广泛使用的工艺。有机材料的纯度对于晶体的生长有相当大的影响，为了提高纯度，可以使用热梯度法。
而气相沉淀与热蒸镀最大的差别在于利用惰性气体为媒介气体，将有机蒸汽带到基板上。并且基板摆放也与热蒸镀相反，基板位于腔体下方，有机蒸汽经过蒸汽喷头由下而上至基板。
溶液处理方式可用于聚合物和可溶解的有机小分子，包括旋转涂布和喷墨打印等方法。旋转喷涂是将有机材料溶于有机溶剂，均匀地涂在基板上，经过高速旋转形成有机薄膜。溶液的浓度和旋转的速度影响有机薄膜的厚度和均匀性。印刷技术包括屏幕打印、喷墨打印和接触打印等方法。国际上，已有多个实验室用印刷技术制备有机薄膜晶体管，其中研制印刷用试剂是关键，各种有机半导体或绝缘体都可按某种花样图案，一层一层地印制在柔性衬底上，最后成为一个完整有机薄膜晶体管。目前，研究集中在打印技术方面，其线宽可小于1 μm。其中喷墨打印法就是像打印机打字一样将有机打印到衬底材料上。用喷墨打印头制备的有机晶体管阵列的级延迟小于40 μs，虽无法和硅器件相比，但已经取得了很大进展。这项技术的发展为大规模、大尺寸产品生产提供了工艺方法。
OTFT的材料
OTFT最关键的技术之一是有机半导体材料。有机薄膜晶体管对所用的有机半导体材料有着特殊的要求：高迁移率、低本征电导率。高迁移率是为了保证器件的开关速度，低本征电导率是为了尽可能地降低器件的漏电流，从而提高器件的开关比，增加器件的可靠性。
按照材料传输载流子电荷的不同，可分为N型半导体材料和P型半导体材料。N型半导体是指载流子电荷为负，即载流子为电子；P型半导体是指载流子电荷为正，即载流子为空穴。
目前用于有机薄膜晶体管的N型材料主要以富勒烯（C60）为代表。它的电荷迁移率远高于其他N型材料，利用这种材料制备的有机薄膜晶体管的迁移率可以达到0.1 cm2/V•s，开关电流比超过105。其他材料有C70、 四羧酸类材料等，但性能并不理想。同时由于这类N型半导体材料对空气和水比较敏感，所以制备的器件的性能不稳定。
多数有机材料都是P型半导体，包括金属配合物、寡聚材料、聚合物。酞菁类化合物是制备OTFT最早使用的材料，也是常用材料之一。通过取代中间的金属，可以得到各种配位化合物，所制备的器件的迁移率在10-4～10-2 cm2/V•s的范围内。寡聚噻吩是寡聚材料的代表，在OTFT的研究中被大量使用，它可以通过调整分子的结构和长度来控制载流子的传输，也可以通过修饰分子以改善分子的连接形式。曾被使用过的材料有并四苯、并五苯、并六苯、红荧烯和蒽等，其中并五苯所制作的器件的特性是现阶段最优秀的，迁移率超过2 cm2/V•s，开关电流比达到108。聚合物也是较早使用在OTFT中的材料，包括聚吡咯、聚噻吩、聚苯酚、聚2,5噻吩乙炔等。第一个OTFT所用的半导体材料也是高分子半导体材料，但当时的载流子迁移率只有10-5 cm2/V•s。在人们的不断改进下，聚合物器件性能不断提高，目前利用聚合物半导体材料制备的OTFT的载流子迁移率达到了0.1 cm2/V•s。
除有机半导体材料外，绝缘层材料和电极也对OTFT的性能有重大影响。
由于半导体材料一般沉淀到绝缘层上，因此绝缘层表面的性质对半导体材料成膜的形貌和载流子传输都有重要的影响。按照材料的元素不同，可分为无机绝缘材料和有机绝缘材料。无机材料包括SiO2、SiNx、Al2O3等。与无机材料相比，有机绝缘材料具有工艺简单、成本低廉、可制作在柔性基板上等优点，包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚酰亚胺（PI）、聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯基苯酚（PVP）等。对绝缘层表面进行加工和修饰也可以提高器件的性能。
选择金属电极材料的基本原则是电极可以与有机半导体形成很好的能级匹配。对于p型有机半导体材料，要求电极的功函数与材料的HOMO能级之间的势垒较小；而对于n型材料，要求电极的功函数与材料的LOMO能级之间的势垒较小，以减少因势垒存在而导致器件性能下降，提高载流子的注入效率。常用电极材料有金属的铝、金、铂、铬、ITO、石墨等。
OTFT的发展方向
OTFT的研究已经广泛地进行，但目前仍然存在许多缺点和问题：现有的关于半导体能带理论是建立在无机材料的基础上，对OTFT中一些现象无法给出合理的解释。有机薄膜晶体管的开关速度不稳，在晶体管的内部可能发生摆动，从而使各种信息滞后。大多数有机材料的迁移率都很低，与无机多晶和单晶材料的迁移率相比要小得多，因而其导电性并不尽如人意。有机半导体材料大多数为p形材料，n型材料较少，类型过于单一，这也限制了有机晶体管的进一步发展。外界环境如水、氧以及光和温度等，都对OTFT器件的稳定性有重大的影响，导致器件性能的衰减。
半导体材料范文第7篇
此举,对江苏省半导体照明产业来说,令人振奋;对科技部正在“十城万盏”万盏工程来说,同样提振人心。
回顾“十城万盏”工程实施一周年的历程,我国的半导体相关科研院所、检测机构做出了许多可圈可点的贡献。仅以上海为例,上海拥有同济大学与照明艺术研究中心、复旦大学光源与照明工程系、复旦大学材料科学系、上海光机所、上海技术物理研究所、上海光学仪器研究所、国家光学仪器质检中心等科研院所、检测机构。
近年,上海已在绿色照明光源领域取得多项技术突破,在半导体照明材料的制备、工艺、器件的研究和应用等方面开展了许多富有成效的研究,并已取得了一些具有国际先进水平和自主知识产权的关键技术,为产业化应用奠定了坚实的基础。2009年,上海市LED产业实现产值100亿元,其中,上海市的科研院所、检测中心功不可没。
同样,各试点城市取得的成绩,军功章上也有科研院所及检测机构的“一半”。但面对成绩,科研院所及检测机构真的可以高枕无忧了吗?
虽然时间过去了两年,但提及“337”事件、提及那位令人发怵的“美国老太太”,半导体照明产业从业者们依然如鲠在喉。
目前,我国的半导体照明研发中,依然存在诸多需要反思的问题。众所周知,作为一个科技含量较高的产业,要想实现半导体产业的利润最大化,掌握其核心技术,是必然的选择。
然而,反观我国半导体产业现实,半导体照明行业的核心专利中绝大部分都被日亚、丰田合成、科锐等国外LED企业所垄断。我国LED企业所申请的专利主要集中于,保护范围较小。目前除南昌晶能光电外,其余芯片企业的技术或多或少都涉及一些专利侵权。据了解,目前我国LED封装所用的两类荧光粉YAG:Ce 和YAG:Tb 的专利也分别为日亚、欧司朗所掌控。
因此,加强拥有核心自主知识产权的各种材料的研究,对相关科研院所来说,迫在眉睫。
从长远来看,如果无法打破国际LED巨头的技术垄断,则那位令人发怵的“美国老太太”导演的LED行业“337”事件,将会一次次地重演。
2010年1月11日,总理在国家科学技术奖励大会上发表了重要讲话。温总理在讲话中强调:“要紧密跟踪世界经济科技发展趋势,大力发展战略性新兴产业。在新能源、新材料和高端制造、信息网络、生命科学、空天海洋地球科学等领域,推动共性关键技术攻关,加快科研成果向现实生产力转化,逐步使战略性新兴产业成为可持续发展的主导力量。”
科学技术是第一生产力!
我们相信,相关科研院所、检测机构定能不负重望,在未来的“十城万盏”工程推进中,担负起半导体照明核心技术研发的重任,力争打破国际LED巨头的技术垄断,促进我国的LED产业健康发展。
北京大学宽禁带半导体研究中心
北京大学宽禁带半导体研究中心,是国内宽禁带半导体的主要研究基地之一。
物理学院Ⅲ族氮化物半导体研究组1993年起在国内最早开展了MOCVD生长GaN基材料与蓝光LED的研究工作,成功地研制出GaN基蓝光、绿光和白光LED,掌握了拥有自主知识产权的GaN基LED制备关键技术,在上海依靠自己的技术建立了北大蓝光公司并成86计划产业化基地。中心在半导体照明用大功率白光LED研制和GaN基脊型LED研制上又取得了重大突破。
北京工业大学北京光电子技术实验室
国家有色金属复合材料工程技术研究中心
北京工业大学北京光电子技术实验室国家有色金属复合材料工程技术研究中心,是国家级工程中心。中心主要从事颗粒增强复合材料、有色金属半固态加工技术、喷射成形技术、激光快速成形技术、先进雾化技术等研究开发工作。
主要研究方向包括:颗粒增强金属基复合材料制备技术、有色金属半固态加工技术、喷射成形技术、激光快速成形技术、快速凝固气雾化技术、超声雾化技术、快冷铸带技术、金属纳米制备技术等。
“九五”以来,产业建设取得较快的发展,建成了具有一定规模的SMT焊粉和粉末触媒2条生产线,形成了焊粉、焊料、喷涂粉末、触媒等具有特色的高技术产品。
清华大学电子工程系集成电子学国家重点实验室
清华大学集成光电子实验室是国内从事光电子材料与器件及其在光纤通信与网络中的应用技术的主要研究基地,在许多重要的研究领域取得了突出成果。
实验室重点研究基于半导体光电子材料、低维纳米结构材料和石英光纤的各种新型光电子器件以及集成器件,研究上述器件在光纤通信系统与网络、信息处理与平板显示系统中的应用技术,及其未来高速、宽带光纤通讯与网络技术。
自1999年10月起,实验室开始GaN基蓝绿光LED研究,在GaN基LED材料的MOVCD外延生长、器件制备、管芯封装以及系统应用技术的研究等方面积累了丰富的经验。
中国电子科技集团公司第四十五研究所
中国电子科技集团公司第四十五研究所是国内从事电子专用设备技术、整机系统和应用工艺研究开发与生产制造的专业化科研生产单位,传承50年半导体专用设备研发经验,在微电子学、精密光学、计算机应用、自动控制、精密机械、液压、气动及系统工程等诸多技术应用方面居国内领先地位。
目前,研究所已形成以IC关键工艺设备“光刻机”为龙头,晶圆加工设备、芯片封装设备及电子元件设备等门类齐全,系列配套的产品。由我所研制的材料加工、光刻、清洗、中测、划片、键合设备在国内处于技术领先地位并已具备规模生产能力。
中科院物理研究所
中国科学院物理研究所是以物理学基础研究与应用基础研究为主的多学科、综合性研究机构。研究方向以凝聚态物理为主,包括凝聚态物理、光物理、原子分子物理、等离子体物理、软物质物理、凝聚态理论和计算物理等。
近年来,物理所新型化合物材料实验室利用MOCVD设备,进行超高亮度GAN基光二极管关键技术研发,具有完善的研发和测试设备。近年出色地完成了多项国家计划、973计划、科学院创新计划等项目。目前正致力于提高LED材料发光效率、深紫外材料、非极性材料、单芯片白光材料等领域的研究。
中科院半导体照明研发中心
中国科学院半导体照明研发中心经几年的基本建设,已经成为半导体照明科学技术的创新中心及我国半导体照明产业可持续发展的技术辐射中心和产业服务平台。中心在半导体照明核心,技术方面取得了重大突破,形成了一系列成果和知识产权。
中心在半导体照明重大设备、材料生长、器件工艺、重大应用等方面与国内外相关研发机构建立了良好的关系。通过技术辐射,增强了国内外相关企业的竞争力,促进产业整体水平的提高,有力地推进了半导体照明用LED的发展和应用。
中国电子科技集团第四十六研究所
中国电子科技集团公司第四十六研究所始建于1958年,是国内最早从事半导体材料和光纤材料技术研究开发与生产的专业科研单位之一。
经过四十多年的发展壮大,我所目前已形成三大专业科研领域,主要涉及半导体电子功能材料、特种光纤材料的研究开发和电子材料检测,并承担一定的生产任务。该所质量检测中心是信息产业部专用电子材料质量检测中心,主要承担对电子材料的检测、检测技术改进等任务,将建成国家级电子信息材料的检测中心。
中国电子科技集团公司第十三研究试验中心
中国电子科技集团第十三研究所试验中心国家半导体器件质量监督检验中心和信息产业部半导体器件产品质量监督检验中心,是国家首批规划的100个国家级中心之一。
中心曾多次承担以高频、超高频低噪声晶体管和微波晶体管为主的半导体分立器件的生产许可证确认试验、仲裁试验、创优试验和鉴定试验。同时还是全国半导体标准委员会主任单位、IEC/TC 47的归口单位及国际标准化工作网秘书单位,曾多次承担或参与国家标准和专业标准的制定、修订及标准的验证工作。
吉林大学
有机白光器件(WOLED)是下一代节能照明型技术之一,WOLED具有以下特点:是一种面光源,实用于高性能照明设备的制备:进一步发展的柔性WOLED在民用与国防照明方面应用前景更为广阔;工艺简单、有益环保、原料丰富、与无机LED有互补性。吉林大学在有机白光材料与器件方面取得了一系列有意义的研究成果。
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(简称“长春光机所”)以知识创新和高技术创新为主线,从事基础研究、应用基础研究、工程技术研究和高新技术产业化的多学科综合性基地型研究所。
该所在以王大珩院士、徐叙院士为代表的一批科学家的带领下,在发光学、应用光学、光学工程和精密机械与仪器等领域先后取得了1700多项科研成果,研制出了中国第一台红宝石激光器、第一台大型经纬仪等十多项“中国第一”,被誉为“中国光学的摇篮”。
中国科学院长春应用化学研究所
经不懈努力,中国科学院长春应用化学研究所现已发展成为集基础研究、应用研究和高技术创新研究及产业化于一体的综合性化学研究所,成为我国化学界的重要力量和创新基地。
在“光电功能高分子与塑料电子学”方向,研究所以发展光电功能高分子的可控合成、微加工攻器件组装涉及的关键科学问题为核心,围绕平板显示、照明光源、光通信组件等应用目标,以“分子工程―凝聚态调控―微加工方法―器件工程”研究链条为主线,在高分子设计与合成、高分子薄膜生长与调控、微加工方法学、器件工程等方面开展具有重大科学目标导向的基础研究。
同济大学
同济大学是教育部直属重点大学,是首批被国务院批准成立研究生院的高校之一,并被列入国家财政立项资助的"211工程"和国家教育振兴行动计划与地方重点共建的高水平大学行列。
“九五”以来,同济大学围绕信息、生物、新材料、能源、汽车制造、机电一体化、环保等高新术领域,取得了一大批高新技术重大科研成果。
同济大学正在承担着近百项“863”项目及国家攻关项目,一大批高新技术和科研技术实现了产业化,取得了巨大的社会效益和经济效益。
中国科学院上海光学精密机械研究所
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称中科院上海光机所)现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。
上海光机所重点学科领域为:强激光技术、强场物理与强光光学、信息光学、量子光学、激光与光电子器件、光学材料等。
经多年的努力,上海光机所在各种新型、高性能激光器件、激光与光电子功能材料的研制方面进入了国际先进水平。
江苏省光电信息功能材料重点实验室
江苏省光电信息功能材料重点实验室以南京大学微电子学与固体电子学国家重点学科为主干学科,部分覆盖理论物理国家重点学科、光学与光电子学和有机化学两个博士学科点。部分覆盖的研究机构有南京大学金属有机化合物(MO)源工程研究开发中心,南京大学光通信系统与网络工程研究中心。交叉与支撑研究机构有南京大学固体微结构国家重点实验室、现代分析中心、固体物理研究所等。
实验室的建设目标是:成为一个开放的、具有国际竞争力的新型光电信息功能材料研究和开发中心,一个材料、电子、物理和化学学科交叉的高素质信息功能材料人才培养基地
杭州师范大学有机硅化学及材料技术教育部重点实验室
杭州师范学院有机硅化学及材料技术实验室,从1991年开始从事有机硅化学及材料技术的研究与开发,是教育部系统最早为国防军工配套的民口研制单位之一、中国氟硅材料工业协会(硅)理事单位、中国材料网副理事长单位,现为杭州市、浙江省和教育部重点实验室。
可进行有机硅及硅酮塑料等有机材料的研制、开发,也可以进行由原材料到产品的性能检测及结构和性能关系分析等工作。还建立了“863”项目转化基地,实现了产业化技术开发批量生产,为用户提供有机硅材料、制件、产品技术。
中国计量学院信息工程学院
信息工程学院早在1985就初具雏形,其中无线电计量与测试是学校最早的专业之一。2000年8月,信息工程学院由原信息工程系与计算机科学与技术系组成而建,现主要从事电子信息与通信技术、计算机技术和生物医学工程等领域的教学和研究工作。
学院设有3个学科性研究所:电子信息与通信研究所、计算机应用技术研究所和计算机软件研究所。
厦门大学
厦门大学半导体物理学科曾经创造过许多国内第一,包括全国第一台晶体管收音机,第一个GaP红色、绿色、黄色的平面LED,第一台平板示波器等,在半导体材料和器件研发,尤其在具有光电子功能的半导体研究方面,拥有雄厚的研究力量。
曾经在晶体管收音机、平面LED、平版显示器、ZNS场致发光、LED测量、半导体材料设计等研究方面取得了重大成果,为国家半导体科学的发展作出了重要的贡献。在有光电子功能的半导体研究上,形成了VI族、Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅳ族材料和器件门类齐全的研究力量。
山东大学晶体材料国家重点实验室
晶体材料国家重点实验室是我国首批建设的重点实验室之一,主要致力于应用基础研究。
目前,晶体材料国家重点实验室已发展成由材料学、凝聚态物理两个国家级重点学科和材料科学与工程、物理学、化学三个一级学科博士点支撑的高层次人才培养基地以及上、中、下游紧密衔接的科技成果辐射基地。
国家重点实验室建立以来,先后有LAP、KTP、双掺杂TGS、KNSBN、KTN、NdPP、NYAB、LT、DKDP、KDP、MHBA、BN等晶体材料的创新性研究工作受到了国际同行的广泛关注。
武汉光电国家实验室微光机电系统研究部
武汉光电国家实验室,是科技部于2003年11月批准筹建的五个国家实验室之一。
武汉光电国家实验室是国家科技创新体系的重要组成部分,也是“武汉.中国光谷”的创新研究基地。在光电子研究方面,实验室着眼于解决国家光电子产业发展中的重大关键技术问题,为推动武汉国家光电子产业基地的建设和发展提供原创性、实用性科研成果;为推动民族光电子产业进一步发展,提升我国光电子产业国际竞争力提供强有力的科学和技术支撑。
华南理工大学高分子光电材料与器件研究所
华南理工大学材料科学与工程学院高分子光电材料及器件研究所(简称光电所)在高分子发光材料及器件、高分子光伏材料及器件及高分子场发射材料及器件三个国际前沿领域展开特色研究。
目前承担的科研任务以国家级项目为主,包括科技部提出的国家高技术重大研究计划项目(863),国家重大基础研究项目(973)和国家基金委重大研究项目等,光电所是973首席科学家单位。此外,还有教育部、广东省、广州市重大或专项项目。
国家半导体器件质量监督检验中心
国家半导体器件质量监督检验中心筹建于1986年,为国家首批规划的100个国家级中心之一,1990年通过原国家技术监督局审查认可和国家计量认证,并授权开展工作,成为对半导体器件产品进行检测工作的第三方中立机构。
中心曾多次承担以高频、超高频低噪声晶体管和微波晶体管为主的半导体分立器件的生产许可证确认试验,仲裁试验,创优试验和鉴定试验。同时还是全国半导体标准委员会主任单位,IEC/TC47的归口单位,国际标准化工作网秘书单位,曾多次承担或参与国家标准和专业标准的制订、修订及标准的验证工作。
中心可按照GB、GJB、SJ、IEC、MIL标准对半导体器件、集成电路、微波组件、小整机、微型计算机、印制电路板等进行测试、筛选、DPA试验、老化试验以及鉴定检验和质量一致性检验。
国家电光源质量监督检验中心(北京)
国家电光源质量监督检验中心(北京)是国家质量技术监督局授权的国家级照明电器专业检测中心,具有独立的法人资格。中心下设办公室、光源检验室、电器附件检验室、灯具及灯头灯座检验室和寿命检验室。中心于1995年通过中国实验室国家认可委员会的认可(按ISO导则25),并在2002年按ISO/IEC17025标准变更了质量体系。
检测中心的主要业务是对照明电器产品进行产品安全认证、节能认证、验货检验、委托检验,以及承担国家、北京市相关部门下达的照明产品质量抽查、新产品技术鉴定、产品质量仲裁等检验任务。是中国电光源行业中专业水平最高、技术能力最强、经验最丰富、设备设施最齐全的专业检测中心之一。
国家电光源质量监督检验中心(上海)
国家电光源质量监督检验中心(上海)于1992年成立,行政上隶属于上海市质量监督检验技术研究院。中心是专门从事电光源等照明设备的检测机构,授权检测能力共79项184个标准。国家电光源质量监督检验中心(上海)是经中国合格评定国家认可委员会认可的实验室、国家认证认可监督管理委员会指定CCC认证检测机构。
国家电光源质量监督检验中心(上海)可对LED模块用直流或交流电子控制装置等附件、固体发光光源(LED发光二极管、OLED有机发光材料、EL平面可弯曲发光材料)等光源产品进行安全、性能和节能指标的检测,同时能提供照明产品的EMC检测服务。
国家通用电子元器件质量监督检验中心
国家通用电子元器件质量监督检验中心(信息产业部电子第五研究所元器件检测中心)是中国第一批获得国际/国家认可和授权、专业从事电子元器件检测、鉴定和评价的非盈利性第三方检验机构,是按照ISO/IEC17025建立的文件化质量管理体系的国家级实验室。目前,试验室已在上海、并将在深圳、北京设立办事处。
中心依托信息产业部电子第五研究所在电子元器件测试、试验、评价等领域的专业技术优势,采用国际一流设备,与国内外著名专业技术机构合作,计划建设成具有年测10亿片封装集成电路和30万片集成电路裸片测试能力的中国最大的集成电路综合测试基地。
国家半导体照明产品质量监督检验中心(筹)/江苏省工矿及民用灯具产品质量监督检验中心
半导体材料范文第8篇
关键词：半导体制冷技术； 小型恒温箱； 应用
1.国内外研究概况
就我国而言，对于半导体制冷技术的研究最早开始于上世纪50年代末60年代初，爱60年代中期，我国的半导体材料研究取得了一定程度的进步，所研究的半导体材料的性能已经能够与国际水平相符合。然后，从上世纪60年代末期开始到80年代初期，这段时间是我国半导体制冷片技术发展的关键时期，在这这一时期之内，我国的半导体制冷技术研究取得了关键性的突破，主要表现在两个方面：一方面，半导体制冷材料的优值系数得到了一定程度上的提高；另一方面，就半导体制冷技术的应用方面而言，其应用层次更深，应用范围也更为广泛。
2.工作原理分析
在半导体制冷技术当中，有一个核心材料，即半导体制冷片，它又被称作为热点制冷片。其优点主要表现为半导体制冷片之中不含有滑动部件，且无制冷剂污染的场合。但是也存在着一定程度上的缺陷，主要表现为应用在一些空间会受到相应的限制。一般情况下，半导体制冷片的工作运转主要是通过直流电流为其进行供电，因此，它可以达到制冷以及加热的双重效果，而这一效果的主要是通过对直流电流的极性进行一定程度上的改变来进行有效实现的。对于一个单片制冷片而言，它主要是由两片陶瓷片组成，在陶瓷片的中间存在着相应的N型与P型的半导体材料。半导体制冷片之所以能够有效的运行，主要是通过以下的原理实现的：将一块N型半导体材料与一块P型半导体材料进行一定程度上的联结，这样一来，就形成了电偶对，当有直流电在这一电路中进行流通时，就会发生一定程度上的能量转移，电流从N型半导体材料流入到P型半导体材料的接头，并对热量进行一定程度的吸收，成为冷端；而当电流从P型半导体材料流入到N型半导体材料的接头并释放能量，就形成了热端。
3.原理方案设计及工艺流程
半导体制冷不需要制冷剂，所以不需要考虑破话坏臭氧层问题；由于没有运动构件，噪音非常小而且体积也很小。由于这两方面的突出优点，我们这里利用了半导体芯片，热交换器、隔热箱、风扇安装了小型恒温箱。
①芯片安装：芯片安装对一块半导体芯片进行一定程度上的使用；为了对冷热端断路进行有效的防止，在芯片的通过运用隔热板来达到隔热效果；散热板的安装。
②电路接线：芯片接线与风机采用并联形式，由电源直接进行一定程度的供电。除此之外，对无级调节电压进行了有效运用，这样一来，就可以根据温度的变化来对电压的高低进行一定程度的调节。
③外壳安装：外壳主要使用泡沫封装，只留封口和引线位置。尺寸是200mmX150mmX150mm3、用保温棉保温，同时在机箱外壳之上对散热装置进行了有效的设置。
4.半导体制冷系统的功能及特点分析
将半导体制冷技术应用于小型恒温箱之中，形成了一种新型的空调系统，较之于传统的功能系统，这种新型空调系统表现出较大的优越性，其特点主要表现在如下几个方面：
（1）在这一制冷系统当中，不再需要任何制冷剂，且当系统处于运行状态之中，具有较强的连续性。同时，正是不需要任何制冷剂，使得这一系统没有污染源、没有相应的旋转部件，这样一来，就不会产生回转效应，进而对减震抗噪的效果起到一定的促进作用。除此之外，这种制冷系统使用寿命较长，且安装过程简单方便。
（2）这一新型制冷系统中有效运用了半导体制冷片，因此能够对制冷与加热两种效果进行有效的实现。根据相关实践表明，这一系统的制冷效率一般不高，但在制热方面，系统发挥出十分高的效率，永远大于1.因此，只需要对一个片件进行有效的使用，就能够对分立的加热系统以及制冷系统进行一定程度上的替代。
（3）半导体制冷片是电流换能型片件，通过对输入电流进行一定程度上的控制，就可以对温度进行有效的控制，且这种控制能够达到高精度的要求。除此之外，再加之温度的检测与控制手段，就能够进一步对遥控、程控以及计算机控制进行有效的实现。这样一来，这一系统的自动化程度也得到了较大程度上的提升。
（4）对于半导体制冷片而言，它具有相对较小的热惯性，因此制冷系统的制冷、制热时间相对较快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。
（5）一般情况下，对于单个制冷元件而言，它难以发挥出很大的功率，但如果将之进行一定程度上的组合，使其成为一个电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，就可以对其系统进行有效的扩大。正是因为这一原因，制冷系统的功率的范围非常大，既能是几毫瓦，也能是上万瓦。
5.结束语
本文主要针对半导体制冷技术在小型恒温箱的应用进行研究与分析。首先对国内外的研究状况进行了一定程度上的介绍，然后在此基础之上阐述了制冷系统的工作原理。最后重点分析了半导体制冷系统的功能及特点。希望我们的研究能够给读者提供参考并带来帮助。
参考文献：
[1] 王军，唐新峰，张清杰. p型Bi2Te3CoSb3系结构梯度热电材料性能研究[J]. 武汉理工大学学报. 2004（10）
[2] 马秋花，赵昆渝，李智东，刘国玺，葛伟萍. 热电材料综述[J]. 电工材料. 2004（01）